CN103323621B - 一种全方位悬臂梁光纤加速度传感器装置 - Google Patents

Abstract

基于强度调制方法检测的悬臂梁光纤加速度传感器装置采用发射光纤（1）、接收光纤束（2）、以及矩形密闭壳体（3）的结构；其中，矩形密闭壳体（3）左、右端面中心设有发射/接收塑料光纤接口（4）和（5）且壳体（3）内填充透明液体（7）以抵消重力影响；接收光纤（4）是采用多根塑料光纤组成的蜂窝状排列的光纤束，且主接收光纤位于正中，6根光纤围绕在主光纤周围，形成第一层结构，再使用12个光纤围绕在第一层周围，形成第二层检测结构;当系统施加加速度时，悬臂梁偏离主接收光纤，其偏离方向就是加速度方向，通过计算主接收光纤与其周边接收光纤的光强差即可得加速度大小和方向。

Description

一种全方位悬臂梁光纤加速度传感器装置

技术领域

本发明涉及一种新颖的全方位悬臂梁光纤加速度传感器结构及其工作领域，具体涉及可测量运动加速度及振荡相位领域。

背景技术

加速度传感器是工业、国防等许多领域中进行冲击、振动测量常用的重要传感器。传统的加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是个常量，比如g，也可以是变量。传统加速度传感器根据测量加速力原理的不同，可以分为压电式加速度传感器、压阻式加速度传感器、电容式加速度传感器、电容式加速度传感器及伺服式加速度传感器。

压电式加速度传感器：又称压电加速度计，属于惯性式传感器。压电式加速度传感器的原理是利用压电陶瓷或石英晶体的压电效应，在加速度计受振时，质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，则力的变化与被测加速度成正比。

压阻式加速度传感器：该传感器基于世界领先的MEMS硅微加工技术，压阻式加速度传感器具有体积小、低功耗等特点，易于集成在各种模拟和数字电路中，广泛应用于汽车碰撞实验、测试仪器、设备振动监测等领域。

电容式加速度传感器：该传感器基于电容原理的极距变化型的电容传感器。电容式加速度传感器是比较通用的加速度传感器。在某些领域的应用，如安全气囊，手机移动设备等无可替代。电容式加速度传感器采用了微机电系统工艺，在大量生产时变得经济，从而保证了较低的成本。

伺服式加速度传感器：该传感器是一种闭环测试系统，具有动态性能好、动态范围大和线性度好等特点。其工作原理，传感器的振动系统由“m-k”系统组成，与一般加速度计相同，但质量块上还接着一个电磁线圈，当基座上有加速度输入时，质量块偏离平衡位置，该位移大小由位移传感器检测出来，经伺服放大器放大后转换为电流输出，该电流流过电磁线圈，在永久磁铁的磁场中产生电磁恢复力，力图使质量块保持在仪表壳体中原来的平衡位置上，所以伺服加速度传感器在闭环状态下工作。由于有反馈作用，增强了抗干扰的能力，提高测量精度，扩大了测量范围，伺服加速度测量技术广泛地应用于惯性导航和惯性制导系统中，在高精度的振动测量和标定中也有应用。

这四种性能优异的电子式传感器，凭借各种独特的检测方法，在不同的领域发挥了重要的作用。正如专利ZL200910087937.6中公开的一种带声学腔的电容式加速度传感器，包括：传感器框架、由检测质量块和弹性振动膜构成的加速度检测结构、和带有阻尼孔和限位凸点的背极板。检测质量块位于加速度传感器中心位置，通过四周的弹性振动膜与传感器框架相连接；背极板上制作的阻尼孔用以调节系统阻尼，限位凸点用以防止过载时的粘附或损坏；检测质量块与背极板相互平行，且在各相对的表面上分别形成有检测电容；框架内装入加速度检测结构以及背极板封闭后其内部形成声学腔可以改善频率响应。本发明的传感器结构，对加速度传感器的真空度要求较低，且通过改变阻尼孔的密度和大小、声学腔的体积等可以调节系统的品质因数Q等重要参数，给设计和制造带来较大的灵活性。但是电子式传感器都存在着一个不可避免的缺点，那就是信号的转换都是直接在传感头部分将外接加速度转化为电信号，当工作环境中存在电磁和原子辐射等干扰时，传感器将无法正常使用。

这时，就需要考虑一种抗电磁干扰的新式检测方法，光纤传感器就是其中一中解决方案。光纤具有很多优异的性能，例如：具有抗电磁和原子辐射干扰的性能，径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方(如高温区)，或者对人有害的地区(如核辐射区)，起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。与传统加速度传感器相比，光纤加速度传感器不但具有抗电磁干扰的独特优点，而且体积小、质量轻、动态范围宽、准确度高、能在恶劣环境下工作，因此光纤加速度传感器的研究受到高度重视，各种光纤加速度传感器不断涌现。

光纤加速传感器则采用光纤传感技术测量质量块的惯性力或位移。其工作原理是采用惯性原理，利用质量块感受被测件运动时产生的惯性力或位移，测量出此惯性力或位移即可测量出相应的加速度。

目前研制的光纤加速度传感器主要有光强调制型与相位调制型两大类。光强调制型有透射式、反射式、偏振式等，其结构一般比较简单，容易实现，国内外研究较多；相位调制型光纤加速度传感器均属本征型，有Mach-Zender干涉式，Michelson干涉式和Fabry-Perot干涉式等。但其存在的缺点是：

现有的专利如CN03200396.X公开的一种实用新型公开了一种全光纤加速度地震检波器。该检波器在金属外壳内，密封有全光纤迈克尔逊干涉仪及包括有放大器，振荡器，乘法器，滤波器构成的信号处理电路。所述的全光纤迈克尔逊干涉仪由光纤参考臂，光纤信号臂，单模光纤反射镜，光纤耦合器和激光器，其特征在于光纤耦合器的输入端与激光器相连，输出端与光电转换器相连，光纤参考臂部分光纤缠绕在压电陶瓷上，光纤信号臂带有光纤-质量块简谐振子。该实用新型的有益效果是，检测频带宽，适合在强电磁干扰下高精度而稳定的下工作。。

以上所述的光纤加速度传感器均属于无阻尼传感器,由于传感器在测量振动加速度时的震荡效应限制了其工作频带；且由于该类型传感器的接收部件过于单一而无法在线检测加速度方向；上述的光纤加速度传感器工作传感作用的光纤均属于通信用的石英光纤,由于端面小而难以对准以及所测加速度大小范围很窄。

发明内容

本发明的目的：解决了无阻尼传感器工作频带不足以及无法检测速度方向、由于端面小限制测量加速度幅值范围及难以对准等的问题。

发明技术方案：本发明中介绍的一种新颖的全方位悬臂梁光纤加速度传感器装置，其特征在于该装置采用发射光纤、接收光纤束、以及矩形密闭壳体的结构。利用光纤本身做敏感元件，制作了一种透射式强度调制光纤加速度传感器，为了克服光源扰动及微弯损耗等干扰因素对测量准确度的影响，并实现全方位加速度检测，本专利采用了光纤束所谓接受端的补偿方案。

其中，矩形密闭壳体两端面为正方形，侧面为长方形，在左端面中心设有发射光纤接口右端面设有接收光纤束的接口。壳体内部是全部填充透明液体，用来抵消重力对发射光纤悬臂梁的影响，使悬臂梁可以悬浮于液体中，等效质量下降，固有频率增加。同时,由于加入液体，使得器件的工作频带加宽，而且相移与频率近似成直线关系，偏转距离更小，从而增加了测量范围，检测更灵敏。

发射光纤以及接收光纤束使用的是塑料光纤，并利用塑料光纤的较大数值孔径，更容易与光源耦合，而且塑料光纤韧性好不容易被折断，纤径较大，在发射光纤与主接收光纤更容易对准。发射光纤不仅与接收光纤对准并连通检测光路，而且它本身又相当于悬臂梁和敏感质量块，当加速度作用于传感器的时，入射光纤必然受到一个与加速度成比例的惯性力的作用，使入射光纤产生挠曲变形，接收光纤束所接收的光强也随之发生变化，经过加、减及比值运算，从而产生一个与所受加速度成比例的输出信号。

接收光纤束使用的是多根塑料光纤组成的六角形排列的光纤束，其结构特征为主接受光纤位于正中，6个光纤围绕在主光纤周围，形成第一层结构，再使用12个光纤围绕在第一层周围，形成第二层检测结构。这种结构可以更好的检测入射光纤偏离方向，并接受由发射光纤传输的检测光。

有益效果：

1、以液体阻尼来增加器件的阻尼比，如果液体选择合适的话理论上阻尼比可以达到临界阻尼的理想状态，从而大大的拓展了器件的工作频带，使之达到最大值，而且相移与频率近似成直线关系，同时在达到相同加速度的情况下，加了液体后偏转距离更小，从而增加了测量范围，大大的拓展了器件的工作频带。

2、使用塑料光纤替代传统的二氧化硅光纤，能够使发射光纤与主接收光纤轻易对准，并且塑料光纤本身韧性好，不易折断。

3、接收部分采用蜂窝状、层次排列的塑料光纤束，使得本传感器可以实现全方位加速度/振动检测。

4、本光纤加速度传感器不但具有抗电磁干扰的独特优点，而且体积小、质量轻、动态范围宽、准确度高、能在恶劣环境下工作。

5、使用塑料光纤，降低了本发明的成本，具有极好的经济价值。

6、将传统的单根接收光纤，改进为多层六角形排列的光纤束，在静止条件下发射光纤与主接收光纤对准并形成一个主轴，当产生加速度时，悬臂梁偏离主轴，其偏离方向就是加速度方向，通过计算接收光纤束接收的光强差就得知加速度大小。

附图说明

图1是全方位悬臂梁光纤加速度传感器的横截面结构说明图。

图2是多层六角形排列接收光纤束的横截面结构说明图。

图3是接收光纤悬臂梁弯曲计算示意图。

图4是发射光纤与接收光纤束耦合示意图。

图5是加速度a与光纤耦合损耗的对应关系。

图6加速度a与发射光纤悬臂梁离轴量的对应关系。

图7发射光纤悬臂梁离轴量与总损耗的对应关系。

图8光衰减损耗与振荡相位的对应关系。

图中有发射光纤1、接收光纤束2、矩形密闭壳体3、透明液体4、塑料光纤5、第一接收光纤层6、第二接收光纤层7。

具体实施方式

全方位悬臂梁光纤加速度传感器装置，矩形密闭壳体两端面为正方形，侧面为长方形，在左端面中心设有发射光纤接口右端面设有接收光纤束的接口。壳体内部是全部填充透明液体，用来抵消重力对发射光纤悬臂梁的影响，使悬臂梁可以悬浮于液体中，等效质量下降，固有频率增加。同时,由于加入液体，使得器件的工作频带加宽，而且相移与频率近似成直线关系，偏转距离更小，从而增加了测量范围，检测更灵敏。

发射光纤以及接收光纤束使用的是塑料光纤，并利用塑料光纤的较大数值孔径，更容易与光源耦合，而且塑料光纤韧性好不容易被折断，纤径较大，在发射光纤与主接收光纤更容易对准。发射光纤不仅与接收光纤对准并连通检测光路，而且它本身又相当于悬臂梁和敏感质量块，当加速度作用于传感器的时，入射光纤必然受到一个与加速度成比例的惯性力的作用，使入射光纤产生挠曲变形，接收光纤束所接收的光强也随之发生变化，经过加、减及比值运算，从而产生一个与所受加速度成比例的输出信号。

接收光纤束使用的是多根塑料光纤组成的六角形排列的光纤束，其结构特征为主接受光纤位于正中，6个光纤围绕在主光纤周围，形成第一层结构，再使用12个光纤围绕在第一层周围，形成第二层检测结构。这种结构可以更好的检测入射光纤偏离方向，并接受由发射光纤传输的检测光。

计算过程1：关于阻尼液体的选取

在液体中，微悬臂梁光纤的振动方程为

$\frac{d^{2}z}{{\mathrm{dt}}^2}+\mathrm{\γ}\frac{dz}{dt}+{{\mathrm{\ω}}_0}^{2}z=\frac{F_0}{m^{*}}{e}^{i\mathrm{\ω}t}$

其中，阻尼系数γ是系统能量降低到原有值的1/e时所需时间的倒数，γ＝b/m^*，b是与溶液密度、粘度有关的阻尼系数，m^*是微悬臂梁光纤的有效质量，ω₀是微悬臂梁光纤在空气中的共振频率。F₀e^iωt为微悬臂梁光纤的激励力。

为了研究液体中的阻尼影响，我们把微悬臂梁光纤看作一个半径为R的振动球，振动球在液体中受到的阻力为

$F=\frac{2}{3}{\mathrm{\π\ρR}}^3\frac{d^{2}z}{{\mathrm{dt}}^2}+3{\mathrm{\πR}}^2{\left(2\mathrm{\η}p\mathrm{\ω}\right)}^{\frac{1}{2}}\frac{dz}{dt}$

式中η、ρ、ω分别指溶液的粘度、密度和振动球在溶液中的共振频率。第一项的系数叫做感应质量，它增加了液体中微悬臂梁光纤的质量。因此，液体中微悬臂梁光纤的质量为m＝m^*+m1，则振动方程为

$(m^{*}+\frac{2}{3}{\mathrm{\π\ρR}}^3)\frac{d^{2}z}{{\mathrm{dt}}^2}+3{\mathrm{\πR}}^2{\left(2\mathrm{\η}\mathrm{\ρ}\mathrm{\ω}\right)}^{\frac{1}{2}}\frac{dz}{dt}+kz=F_0{e}^{i\mathrm{\ω}t}$

其中阻尼系数在悬臂梁光纤的固定端，可以求得悬臂梁光纤的共振频率

$\mathrm{\ω}=\frac{1}{8}(\sqrt{9B^4+64{{\mathrm{\ω}}_0}^2}-3B^2)$

其中 $B=n_{1}3{\mathrm{\πR}}^2{\left(2\mathrm{\η}\mathrm{\ρ}\mathrm{\ω}\right)}^{\frac{1}{2}}/m$

由于悬臂梁光纤并非真正的球体，因此公式中增加了修正系数n₁。对于给定的悬臂梁光纤，在任何液体中n₁和R都应是常数，而且能够通过实验确定它们的值。在液体中，由于液体的阻尼作用，微悬臂梁光纤的共振频率相对于空气中降低。

我们选择合适的液体，使得器件的阻尼比接近0.707，从而这时器件的工作频带最宽，而且相移与频率近似成直线关系。由图6中可以看出，在达到相同加速度的情况下，加了液体后偏转距离更小，从而增加了测量范围。

计算过程2：关于光纤光耦合效率与加速度的关系

发射光纤端和接收光纤在自由空间的倾斜角度耦合适配光能损失关系由以下两部分组成，即离轴(含纵向)损耗L_offset和倾斜损耗L_tilt，总的衰减损耗为

L_total＝L_offset+L_tilt

离轴损耗定义为L_offset＝A_offsetX₀ ²倾斜损耗定义为L_tilt＝A_tiltδ²，

$\begin{array}{c}{A}_{offset}=\frac{-5}{\ln 10}\frac{1}{{\left|F\right|}^2}\{F_r\[\frac{4}{w^4\left(Z_0-d\right)}-\frac{k^2}{R^2\left(Z_0-d\right)}-\frac{4F_r}{w^2\left(Z_0-d\right)}\]\\ +F_i\frac{4}{w^2(Z_0-d)}\[\frac{k}{R(Z_0-d)}-F_i\]\}\end{array}$

$A_{tilt}=\frac{5k^2{F}_r}{ln\left(10\right)}\frac{1}{{\left|F\right|}^2}$

其中Z₀＝d-L，离轴系数A_offset，倾斜系数A_tilt由上式给出。

其中

$F=F_r+{\mathrm{iF}}_i=\frac{1}{w^2(Z_0-d)}+\frac{1}{w^2\left(d\right)}+i\frac{k}{2}\[\frac{1}{R(Z_0-d)}-\frac{1}{R\left(d\right)}\]$

$k=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}},w^2\left(z\right)=w_T^2\[1+{\left(\frac{\mathrm{\λ}z}{{\mathrm{\πw}}_T^2}\right)}^2\],R\left(z\right)=z\[1+{\left(\frac{{\mathrm{\πw}}_T^2}{\mathrm{\λ}z}\right)}^2\]$

w_T为高斯光束束腰位置z＝d处的光斑半径。若入射光强记为I₀，出射光强测得为I，可得L_total，从而推得加速度a的大小。总的衰减损耗与加速度大小的关系见图5，传感器耦合分析仿真见图7，光衰减损耗与振荡相位关系仿真如图8。

计算过程3：积分法求解悬臂光纤的最大变形量

光纤长度ds同dy具有下面的关系其中,θ_b为光纤在y位置处的弯曲角度。光纤上任意点的斜率为如果给定位置y的曲率半径为r，ds和dθ_b的关系为：ds＝rdθ_b，并结合以上两个公式，并利用关系式

ds²＝dy²+dz²

可以得到光纤弯曲的基本微分方程为

$\frac{1}{r}=\frac{d^{2}z/{\mathrm{dy}}^2}{{\[1-{(dz/dy\]}^2\]}^{3/2}}$

光纤的弯曲或扭转的角度非常小，因此,dz/dy是一个很小的量，(dz/dy)²与“1”相比可以忽略不计，于是上式可以近似地写为

$\frac{1}{r}=\frac{d^{2}z}{{\mathrm{dy}}^2}$

由于已知光纤在纯弯曲时地曲率表达式为

$\frac{1}{r}=-\frac{M}{EI}$

其中，M为光纤所受的弯矩，E为光纤的杨氏模量,I为惯性矩，EI为光纤的抗弯刚度。给合公式可得

$\frac{d^{2}z}{{\mathrm{dy}}^2}=-\frac{M}{EI}$

通过以上求解过程，我们得到了光纤弯曲的近似微分方程。所谓“近似”是因为在公式推导中忽略了剪应力对变形的影响；同时，由公式推导过程中略去了dz/dy项。然而，对于实际分析的变形很小的光纤，其精度是足够的。

以下采用积分法来求解光纤弯曲的近似微分方程。对方程进行一次积分，可以得到转角方程

$EI\frac{dz}{dy}=-\∫Mdy+A_1$

即

${\mathrm{\θ}}_b=\frac{dz}{dy}=-\frac{1}{EI}(\∫Mdy+A_1)$

其中,A₁为积分常数。再积分一次得到挠度方程

$EIz=-\∫(\∫Mdy)dy+A_{1}y+A_2$

$z=-\frac{1}{EI}\[\∫(\∫Mdy)dy+A_{1}y+A_2\]$

积分式中出现的积分常数A₁和A₂，可以通过边界条件来确定。由于扭臂的一端固定，因此光纤不能在竖向位移，也不能发生移动或转动，所以边界条件为：z(0)＝0及将光纤看作悬臂梁，其对应弯矩方程

$M\left(y\right)=-\frac{1}{2}q{(L-y)}^2=-\frac{1}{2}{\mathrm{qL}}^2+qLy-\frac{1}{2}{\mathrm{qy}}^2$

则悬臂光纤的挠曲线近似微分方程为

$EI\frac{d^{2}z}{{\mathrm{dy}}^2}=-\frac{1}{2}{\mathrm{qL}}^2+qLy-\frac{1}{2}{\mathrm{qy}}^2$

通过两次积分可得

$EI\frac{dz}{dy}=-\frac{1}{2}{\mathrm{qL}}^{2}y+\frac{1}{2}{\mathrm{qLy}}^2-\frac{1}{6}{\mathrm{qy}}^3+A_1$

$EIz=-\frac{1}{4}{\mathrm{qL}}^2{y}^2+\frac{1}{6}{\mathrm{qLy}}^3-\frac{1}{24}{\mathrm{qy}}^4+A_{1}y+A_2$

在悬臂光纤中，边界条件是固定端处挠度和转角等于零，即

$y=0,{\mathrm{\θ}}_b=\frac{dz}{dy}=0$

y＝0,z＝0

代入边界条件得到A₁＝0，A₂＝0。

因此转角方程和挠曲线方程为

${\mathrm{\θ}}_b=\frac{dz}{dy}=-\frac{1}{EI}(\frac{1}{2}{\mathrm{qL}}^{2}y-\frac{1}{2}{\mathrm{qLy}}^2+\frac{1}{6}{\mathrm{qy}}^3)$

$z=-\frac{1}{EI}(\frac{1}{4}{\mathrm{qL}}^2{y}^2-\frac{1}{6}{\mathrm{qLy}}^3+\frac{1}{24}{\mathrm{qy}}^4)$

将y＝L代入挠曲线和转角方程，即得自由端的挠度和转角

${\mathrm{\θ}}_b{|}_{y=L}=-\frac{{\mathrm{qL}}^3}{6EI},z{|}_{y=L}=-\frac{{\mathrm{qL}}^4}{8EI}$

将q＝ρsα代入上式，即得

${\mathrm{\θ}}_b{|}_{y=L}=-\frac{{\mathrm{s\ρL}}^3}{6EI}a,z{|}_{y=L}=-\frac{{\mathrm{s\ρL}}^4}{8EI}a$

其中ρ为光纤密度，L为悬臂入射光纤的长度，S为悬臂光纤的截面积，E为光纤的杨氏模量,I为惯性矩，EI为光纤的抗弯刚度，ɑ为加速度。

对于圆形光纤，D为直径。并由代入，得

$z=\frac{2{\mathrm{\ρL}}^4}{{\mathrm{ED}}^2}\mathrm{\α}$

可知悬臂光纤的最大变形量z与光纤的材料特性(E,ρ)、几何尺寸(L,D)及加速度a有关,在光纤确定的条件下,z与光纤长度L的四次方成正比,与光纤直径D的平方成反比。可见,对z影响最大的因素是悬臂光纤长度L。分析图见图3。

实施例1：

本发明中使用的矩形密闭壳体使用注塑方法制作。首先使用粘土制作出壳体模具，然后使用具有热塑性的塑料，例如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料加热后进行注塑。在注塑模具制作过程中，要注意浇注系统、导向系统以及成型系统的制作，对于抽芯系统及顶出系统可以省略，散热系统可以简化为多个排气小孔。当塑料冷却凝固后取出，并进行整形、打磨及抛光处理。在成型后，使用TamiyaFinePinVise-(0.1～3.2mm)精密手钻打孔。

实施例2：

本发明中所述发射光纤及接收光纤束使用的是直径为0.25～3mm之间的塑料光纤，并利用塑料光纤的较大数值孔径，更容易与光源耦合，而且塑料光纤韧性好不容易被折断，纤径较大，在发射光纤与主接收光纤更容易对准。在选择塑料光纤直径时，应该充分考虑使用环境带来的影响，过大的光纤直径会导致灵敏度降低，而过小的光纤会导致加工工艺复杂化。

在光纤束的制作过程中，应选用光透过率优异，粘接高强度，光折率高，环保性能好，耐侯性佳，可用点胶机点胶，最重要的是不能对接收光纤的光波导结构造成损伤的透明的胶质，我们采用香港艾力特公司出品的UV胶系列，型号为T3048的UV胶，粘度为1200～1500cps，优越性能，符合本专利的要求。

光纤束为多层六角形排列的、横截面为多层蜂窝状的、并采用塑料光纤够成的。其制作方法如下：先把一根塑料光纤作为中心纤，在其包层上涂覆UV胶，在胶水干燥前再将组成第一接收光纤层的塑料光纤依次围绕粘贴在中心纤周围，形成第一层结构。等待胶水干燥，光纤之间固定牢固后，用UV胶填充光纤之间的缝隙，并在表层涂上UV胶，再将第二接收光纤层逐个粘贴在第一层结构外围。在使用UV胶的过程中，一定确保胶水不接触光纤的端面，否则将对光强的接收造成很大影响。

由于在矩形密闭壳体中填充了透明液体，可以为发射光纤悬臂梁提供一定浮力，悬浮于液体中，等效质量下降，固有频率增加；同时,由于加入液体，使得器件的工作频带加宽，而且相移与频率近似成直线关系，偏转距离更小，从而增加了测量范围，检测更灵敏。

发射光纤与光源耦合时，可采用光纤准直器与激光器耦合，或者采用带尾纤的激光器，将尾纤与发射光纤直接熔接在一起。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书其等效物界定。

Claims (2)

1.一种悬臂梁光纤加速度传感器装置，其特征在于该装置采用发射光纤(1)、接收光纤束(2)、以及矩形密闭壳体(3)的结构；矩形密闭壳体(3)两端面为正方形，侧面为长方形，在左端面中心设有发射光纤(1)接口(4)，右端面设有接收光纤束(2)的接口(5)，发射光纤本身又相当于悬臂梁和敏感质量块；矩形密闭壳体(3)全部填充透明液体(7)；接收光纤束(2)的结构为，主接受光纤位于正中，6个光纤围绕在主接收光纤周围，形成第一层结构，再使用12个光纤围绕在第一层周围，形成第二层检测结构，接收光纤束(4)采用多层六角形排列的塑料光纤束(6)；在静止条件下发射光纤与主接收光纤对准并形成一个主轴，当产生加速度时，悬臂梁偏离主轴，其偏离方向就是加速度方向，通过计算接收光纤束接收的光强差就得知加速度大小。

2.根据权利要求1所述的悬臂梁光纤加速度传感器装置，其特征在于，透明液体的粘滞系数选择应使器件的阻尼比接近0.707。