CN109883486A - 一种倾斜加速度两用光纤光栅传感器 - Google Patents
一种倾斜加速度两用光纤光栅传感器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种倾斜加速度两用光纤光栅传感器，通过把现有基于横向力的光纤光栅加速度计一侧的平面改为45°的斜面，使其也可以作为光纤光栅倾角仪使用，增加了其功能，扩大了其使用范围。该倾斜加速度两用光纤光栅传感器包括光纤光栅、惯性元件、内底面和内顶面，所述惯性元件和光纤光栅连接在一起，所述内底面为平面，所述内顶面为45°斜面。
Description
技术领域
本发明涉及光纤光栅传感器技术领域，特别是指一种倾斜加速度两用光纤光栅传感器。
背景技术
对于基于横向力的光纤光栅加速度计，光纤光栅的两端粘贴在外壳上，惯性元件挂在光纤光栅的中间，在粘贴光纤光栅时，保证其在不受惯性元件拉力时，该光纤光栅本身是绷紧的，既具有一定的预拉伸量。在不受惯性元件拉力时，光纤光栅在其两个固定点之间的长度，即为其两个固定点之间的距离。光纤光栅在其两个固定点之间的长度，一般也称为光纤光栅的长度。此部分包含光栅；光栅的长度一般为1-10mm。光纤光栅的返回波长变化与其应变变化成正比，应变的定义为长度的变化量与原长度的比值，从定性分析的角度来说，当光纤光栅的两端固定后，其应变的变化可以用其长度的变化代替。这样的话，就回避了应变的概念，对于刚入门的研究人员来说，分析起来更简单。
在垂直方向，因为中间惯性元件受重力的作用，使得光纤光栅在没有震动的情况下，也受到一个来自惯性元件重力的拉力。光纤光栅在其两个固定点之间的长度，略微长于两个固定点之间的距离。光纤光栅的长度变化与其返回波长变化，成线性关系。光纤光栅的最小长度为两个固定点之间的距离。如果在垂直方向的有震动，当加速度的方向向上时，惯性元件向上运动，光纤光栅长度变短，返回波长减小；当加速度的方向向下时，惯性元件向下运动，光纤光栅长度变长，返回波长变大。
对于基于横向力的光纤光栅加速度计，其最大量程为±1g。设向下为正，当加速度为-1g时，惯性元件运动到最高点；而且，此时惯性元件不对光纤光栅施加力，光纤光栅所受横向力为0，光纤光栅处于水平位置，光纤光栅的返回波长最小。当加速度超过±1g时，观测结果将出现失真，惯性元件的最高点将超过原来的最高点；惯性元件在最高点时，惯性元件对光纤光栅有向上的拉力，使光纤光栅变长并向上弯曲；光纤光栅的返回波长大于光纤光栅处于水平位置时的波长；观测结果出现失真。也就是说，对于基于横向力的光纤光栅加速度计，惯性元件只在光纤光栅水平位置的一侧运动，其向上的最高点为使光纤光栅达到水平的点，向下的最低点为接触到传感器外壳内部的底面。
发明内容
本发明提出一种倾斜加速度两用光纤光栅传感器，通过把现有基于横向力的光纤光栅加速度计一侧的平面改为45°的斜面，使其也可以作为光纤光栅倾角仪使用，增加了其功能，扩大了其使用范围。
本发明的技术方案是这样实现的：一种倾斜加速度两用光纤光栅传感器，包括光纤光栅、惯性元件、内底面和内顶面，所述惯性元件和光纤光栅连接在一起，所述内底面为平面，所述内顶面为45°斜面。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：该发明通过把现有基于横向力的光纤光栅加速度计一侧的平面改为45°的斜面，使其也可以作为光纤光栅倾角仪使用，增加了其功能，扩大了其使用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种实施例的结构示意图；
图中：1-斜面；2-惯性元件；3-光纤光栅；4-固定点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1所示，惯性元件2通过光纤光栅3连接在固定点4上，同时惯性元件2位于斜面1上。当斜面在上面时，该传感器以加速度计的方式工作。当倒置传感器，使斜面在下面时，该传感器以倾斜仪的方式工作。以顺时针为正，假如倾角为正时，惯性元件的支撑斜面与水平面之间的夹角由45°开始增大，惯性元件对光纤光栅的拉力增加，光纤光栅增长，返回波长变大。当所测倾斜角度达到45°时，惯性元件的支撑斜面与水平面之间的夹角达到90°；惯性元件对光纤光栅的拉力达到最大，返回波长达到最大。假如倾角为负时，惯性元件的支撑斜面与水平面之间的夹角由45°开始减小，惯性元件对光纤光栅的拉力减小，光纤光栅缩短，返回波长减小。当所测倾斜角度达到-45°时，惯性元件的支撑斜面与水平面之间的夹角达到0°；惯性元件对光纤光栅的拉力达到最小，返回波长达到最小。该倾角仪的量程为±45°。
本发明通过把现有基于横向力的光纤光栅加速度计一侧的平面改为45°的斜面，使其也可以作为光纤光栅倾角仪使用，增加了其功能，扩大了其使用范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种倾斜加速度两用光纤光栅传感器，其特征在于：包括光纤光栅、惯性元件、内底面和内顶面，所述惯性元件和光纤光栅连接在一起，所述内底面为平面，所述内顶面为45°斜面。
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| CN201910245887.3A CN109883486A (zh) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | 一种倾斜加速度两用光纤光栅传感器 |
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2019
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