CN110018329A - 锥形体光纤加速度传感器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锥形体光纤加速度传感器系统，包括：保护壳、弹性基层、光源、环形器、耦合器、光纤相位调制\解调器、隔离器、光电探测器；弹性基层设置于所述保护壳内以将所述保护壳内的腔体分隔成上下两个子腔，弹性基层的上表面和下表面分别设置有用于检测其形变的传感光纤组件，传感光纤组件分别与所述光纤相位调制\解调器连接，光源与环形器耦合连接，环形器分别与耦合器以及光电探测器耦合连接，耦合器分别与隔离器以及所述光纤相位调制\解调器连接，隔离器与光电探测器耦合连接；所述传感光纤组件的末端设置有反射层，所述光源产生的单色光经过所述耦合器分成强度相等的两束光，所述两束光经过反射层反射回来后再次经过所述耦合器。

Description

锥形体光纤加速度传感器系统
技术领域
本发明涉及传感器测领域，具体涉及一种锥形体光纤加速度传感器系统。
背景技术
目前国内外使用的测斜仪器主要测量部件是利用磁通门传感器或机械陀螺仪作为角速度传感器与加速度计相结合，测量倾斜角和方位角。然而该类测斜仪存在着测量精度低、仪器使用寿命短、数据处理不及时、暴雨等恶劣天气无法监测等不足，严重影响了煤矿井下内部形变监测的效率，使监测人员不能及时知煤矿内部的变形状况。
且，现有技术中的加速度计的检测灵敏度以及精确度均不高。
因此，现有技术存在缺陷，急需改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种锥形体光纤加速度传感器系统，具有锥形体光纤加速度传感器系统的灵敏度以及精确度的有益效果。
本发明实施例提供了一种锥形体光纤加速度传感器系统，包括：保护壳、弹性基层、光源、环形器、耦合器、光纤相位调制\解调器、隔离器、光电探测器；
所述弹性基层设置于所述保护壳内以将所述保护壳内的腔体分隔成上下两个子腔，所述弹性基层的上表面和下表面分别设置有用于检测其形变的传感光纤组件，所述传感光纤组件分别与所述光纤相位调制\解调器连接，所述光源与所述环形器耦合连接，所述环形器分别与所述耦合器以及所述光电探测器耦合连接，所述耦合器分别与所述隔离器以及所述光纤相位调制\解调器连接，所述隔离器与所述光电探测器耦合连接；
所述传感光纤组件的末端设置有反射层，所述光源产生的单色光经过所述耦合器分成强度相等的两束光，所述两束光经过反射层反射回来后再次经过所述耦合器，并经过所述隔离器到达所述光电探测器中。
在本发明所述的锥形体光纤加速度传感器系统中，所述反射层为镀膜层。
在本发明所述的锥形体光纤加速度传感器系统中，所述光纤相位调制\解调器为PZT调制\解调器。
在本发明所述的锥形体光纤加速度传感器系统中，所述传感光纤组件包括顺变柱体、敏感质量块以及光纤；所述顺变柱体与所述敏感质量块连接，所述敏感质量块与所述光纤耦合；
所述光纤的两端涂布有所述反射层。
在本发明所述的锥形体光纤加速度传感器系统中，所述敏感质量块呈三棱锥状，且所述敏感质量块的锥顶与所述光纤接触。
在本发明所述的锥形体光纤加速度传感器系统中，所述保护壳上设置有用于将所述腔体与外界相连的开口。
在本发明所述的锥形体光纤加速度传感器系统中，所述保护壳的外轮廓呈长方体块状。
在本发明所述的锥形体光纤加速度传感器系统中，所述腔体的内壁上设置有一圈卡槽，所述弹性基层的边缘卡接在所述卡槽中。
在本发明所述的锥形体光纤加速度传感器系统中，所述弹性基层呈矩形板状。
在本发明所述的锥形体光纤加速度传感器系统中，所述卡槽中设置有黏胶。
本发明具有提高检测精确度以及灵敏度的有益效果本发明通过将弹性基层设置于所述保护壳内以将所述保护壳内的腔体分隔成上下两个子腔，所述弹性基层的上表面和下表面分别设置有用于检测其形变的传感光纤组件，所述传感光纤组件分别与所述光纤相位调制\解调器连接，所述光源与所述环形器耦合连接，所述环形器分别与所述耦合器以及所述光电探测器耦合连接，所述耦合器分别与所述隔离器以及所述光纤相位调制\解调器连接，所述隔离器与所述光电探测器耦合连接；所述传感光纤组件的末端设置有反射层，所述光源产生的单色光经过所述耦合器分成强度相等的两束光，所述两束光经过反射层反射回来后再次经过所述耦合器，并经过所述隔离器到达所述光电探测器中，具有提高检测精确度以及灵敏度的有益效果。
图说明
图1是本发明一些实施例中的锥形体光纤加速度传感器系统的一种结构示意图。
图2是本发明一些实施例中的锥形体光纤加速度传感器系统的一种原理图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参照图1以及图2，图1是本发明一些实施例中的一种锥形体光纤加速度传感器系统的结构图。该锥形体光纤加速度传感器系统，包括：保护壳10、弹性基层50、光源80、环形器70、耦合器30、光纤相位调制\解调器20、隔离器90、光电探测器100。
其中，该弹性基层50设置于所述保护壳10内以将所述保护壳10内的腔体分隔成上下两个子腔，所述弹性基层50的上表面和下表面分别设置有用于检测其形变的传感光纤组件40，所述传感光纤组件40分别与所述光纤相位调制\解调器20连接，所述光源80与所述环形器70耦合连接，所述环形器70分别与所述耦合器30以及所述光电探测器100耦合连接，所述耦合器30分别与所述隔离器90以及所述光纤相位调制\解调器20连接，所述隔离器90与所述光电探测器100耦合连接；
其中，该传感光纤组件40的末端设置有反射层，所述光源80产生的单色光经过所述耦合器30分成强度相等的两束光，所述两束光经过反射层反射回来后再次经过所述耦合器30，并经过所述隔离器90到达所述光电探测器100中。
当系统受到惯性作用时，加速度作用在弹性基层50上，传感光纤组件40的相位发生变化，两个相位等幅反向。但是对于其他的信号，比如温度影响、环境噪声等，两个相位等幅同向，由此产生一个差分信号，通过对这个差分信号进行解调得出加速度值。
其中，该锥形体光纤加速度传感器系统包括一支架机构60，该支架结构穿过该弹性基层50上的穿孔，该光源80、环形器70、耦合器30、光纤相位调制\解调器20、隔离器90、光电探测器100均设置于该直接机构60上。
其中，在本发明所述的锥形体光纤加速度传感器系统中，所述反射层为镀膜层。
其中，所述光纤相位调制\解调器20包括PZT调制\解调器，或者说包括PZT调制器22以及光纤解调器21。
其中，该传感光纤组件40包括顺变柱体、敏感质量块以及光纤；所述顺变柱体与所述敏感质量块连接，所述敏感质量块与所述传感光纤耦合；所述光纤的两端涂布有所述反射层。
其中，该敏感质量块呈三棱锥状，且所述敏感质量块的锥顶与所述光纤接触。
其中，在一些实施例中，保护壳10上设置有用于将所述腔体与外界相连的开口。
其中，在一些实施例中，保护壳10的外轮廓呈长方体块状。腔体的内壁上设置有一圈卡槽，所述弹性基层的边缘卡接在所述卡槽中。其中，该弹性基层呈矩形板状。卡槽中设置有黏胶。
本发明通过将弹性基层设置于所述保护壳内以将所述保护壳内的腔体分隔成上下两个子腔，所述弹性基层的上表面和下表面分别设置有用于检测其形变的传感光纤组件，所述传感光纤组件分别与所述光纤相位调制\解调器连接，所述光源与所述环形器耦合连接，所述环形器分别与所述耦合器以及所述光电探测器耦合连接，所述耦合器分别与所述隔离器以及所述光纤相位调制\解调器连接，所述隔离器与所述光电探测器耦合连接；所述传感光纤组件的末端设置有反射层，所述光源产生的单色光经过所述耦合器分成强度相等的两束光，所述两束光经过反射层反射回来后再次经过所述耦合器，并经过所述隔离器到达所述光电探测器中，具有提高检测精确度以及灵敏度的有益效果。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种锥形体光纤加速度传感器系统，其特征在于，包括：保护壳、弹性基层、光源、环形器、耦合器、光纤相位调制\解调器、隔离器、光电探测器；
所述弹性基层设置于所述保护壳内以将所述保护壳内的腔体分隔成上下两个子腔，所述弹性基层的上表面和下表面分别设置有用于检测其形变的传感光纤组件，所述传感光纤组件分别与所述光纤相位调制\解调器连接，所述光源与所述环形器耦合连接，所述环形器分别与所述耦合器以及所述光电探测器耦合连接，所述耦合器分别与所述隔离器以及所述光纤相位调制\解调器连接，所述隔离器与所述光电探测器耦合连接；
所述传感光纤组件的末端设置有反射层，所述光源产生的单色光经过所述耦合器分成强度相等的两束光，所述两束光经过反射层反射回来后再次经过所述耦合器，并经过所述隔离器到达所述光电探测器中。
2.根据权利要求1所述的锥形体光纤加速度传感器系统，其特征在于，所述反射层为镀膜层。
3.根据权利要求1所述的锥形体光纤加速度传感器系统，其特征在于，所述光纤相位调制\解调器包括PZT调制\解调器。
4.根据权利要求1所述的锥形体光纤加速度传感器系统，其特征在于，所述传感光纤组件包括顺变柱体、敏感质量块以及传感光纤；所述顺变柱体与所述敏感质量块连接，所述敏感质量块与所述传感光纤耦合；
所述光纤的两端涂布有所述反射层。
5.根据权利要求4所述的锥形体光纤加速度传感器系统，其特征在于，所述敏感质量块呈三棱锥状，且所述敏感质量块的锥顶与所述光纤接触。
6.根据权利要求1所述的锥形体光纤加速度传感器系统，其特征在于，所述保护壳上设置有用于将所述腔体与外界相连的开口。
7.根据权利要求6所述的锥形体光纤加速度传感器系统，其特征在于，所述保护壳的外轮廓呈长方体块状。
8.根据权利要求1所述的锥形体光纤加速度传感器系统，其特征在于，所述腔体的内壁上设置有一圈卡槽，所述弹性基层的边缘卡接在所述卡槽中。
9.根据权利要求8所述的锥形体光纤加速度传感器系统，其特征在于，所述弹性基层呈矩形板状。
10.根据权利要求8所述的锥形体光纤加速度传感器系统，其特征在于，所述卡槽中设置有黏胶。
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