CN110794167A - 一种基于横向力的大量程光纤光栅加速度计 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于横向力的大量程光纤光栅加速度计，包括传感器壳体，其包括矩形空腔结构，所述传感器壳体内部封装有阻尼液；光纤，其纵向贯穿传感器壳体，所述光纤上设置有光栅；惯性原件，其与光纤同轴设置，且对称设置在传感器壳体中心；以及纵向限位装置，其设置在传感器壳体内部，用于限定惯性原件纵向移动。本发明通过在传感器壳体内封装一定系数的阻尼液，极大的提高了光纤光栅加速度计的量程，有效的避免了因超过量程而出现的失真，使得该装置能够适用于不同场合的测量，提高了光纤光栅加速度计的适应性。
Description
技术领域
本发明涉及光纤光栅加速计设备技术领域，具体为一种基于横向力的大量程光纤光栅加速度计。
背景技术
光纤光栅加速度传感器在很多领域有着重要的应用，例如在航空航天，大型机电设备，桥梁结构，石油勘测、船舶、地震等的实时监测。光纤光栅加速度传感器通过惯性原件的随着被测物体的移动，使光纤光栅发生形变，通过光纤光栅中心波长的漂移量来感测待测参量大小,监测物体振动状况，判断工作状态，及时排除故障，避免发生重大事故。
专利“一种利用横向力改变绳的应变的方法和其在光纤光栅加速度计中的应用”(专利号：ZL201310415482.2，发明人：李阔)提出了一种更灵敏的光纤光栅加速度计，这种基于横向力的光栅加速度计在重力方向的量程仅为1g，因为在重力方向，如果重力加速度为0的话，惯性原件将不会受到重力，也不会拉动光纤，此时光纤的位置是水平的。但是，实际情况是在重力方向上有1g的加速度。所以当外加的正玄波的加速度的振幅达到1g时,惯性原件运动到最高位置时，光纤达到水平。此时，光纤的长度最短，光纤光栅的返回波长也最小，对应的加速度也最小，为-1g。当加速度的振幅超过1g时，惯性原件运动到的最高位置，将高于原先使光纤水平的位置，此时光纤的长度不是最短，返回波长也不是最小，但是对应的加速度是最小的，既出现了失真。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于横向力的大量程光纤光栅加速度计，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于横向力的大量程光纤光栅加速度计，包括
传感器壳体，其包括矩形空腔结构，所述传感器壳体内部封装有阻尼液；
光纤，其纵向贯穿传感器壳体，所述光纤上设置有光栅；
惯性原件，其与光纤同轴设置，且对称设置在传感器壳体中心；以及
纵向限位装置，其设置在传感器壳体内部，用于限定惯性原件纵向移动。
优选的，所述惯性原件包括直径为10mm、高度为10mm、重量为5.3g的不锈钢圆柱体。
优选的，所述阻尼液包括粘度为10000Cst的阻力液体。
优选的，所述纵向限位装置包括限位块，所述限位块通过滑槽可移动的设置在传感器壳体上，所述限位块之间设置有驱动轴，所述驱动轴两端开设有旋向相反的螺纹，所述驱动轴上设置有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮与设置在调节轴上的第二锥齿轮相啮合，所述调节轴另一端延伸至传感器壳体外部。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在传感器壳体内封装一定系数的阻尼液，极大的提高了光纤光栅加速度计的量程，有效的避免了因超过量程而出现的失真，使得该装置能够适用于不同场合的测量，提高了光纤光栅加速度计的适应性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的纵向限位装置结构示意图。
图中：1传感器壳体、2光纤、3阻尼液、4惯性原件、5纵向限位装置、51限位块、52驱动轴、53第一锥齿轮、54第二锥齿轮、55调节轴。
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做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。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：
一种基于横向力的大量程光纤光栅加速度计，包括
传感器壳体1，其包括矩形空腔结构，传感器壳体1内部封装有阻尼液3，阻尼液3包括粘度为10000Cst粘度的阻力液体，阻尼液3的设置能够有效提高传感器的量程，避免由于超过量程而出现的失真；
光纤2，其纵向贯穿传感器壳体1，光纤2上设置有光栅；
惯性原件4，其与光纤2同轴设置，且对称设置在传感器壳体1中心，惯性原件4包括直径为10mm、高度为10mm、重量为5.3g的不锈钢圆柱体，通过将传感器设置在被测物体上，被测物体的加速度传导至惯性原件4上，惯性原件4的移动使得光纤2发生形变，进而导致光纤光栅中心波长的漂移量发生变化，通过测量其漂移量得出其加速度；以及
纵向限位装置5，其设置在传感器壳体1内部，用于限定惯性原件4纵向移动。
纵向限位装置5包括限位块51，限位块51通过滑槽可移动的设置在传感器壳体1上，限位块51之间设置有驱动轴52，驱动轴52两端开设有旋向相反的螺纹，驱动轴52上设置有第一锥齿轮53，第一锥齿轮53与设置在调节轴55上的第二锥齿轮54相啮合，调节轴55另一端延伸至传感器壳体1外部。通过旋转调节轴55，在第一锥齿轮53和第二锥齿轮54的作用下，联动驱动轴52转动，由于驱动轴52两端通过旋向相反的螺纹与限位块51连接，使得限位块51能够沿滑槽同步靠近或远离惯性原件4，实现对惯性原件4的纵向的限位。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种基于横向力的大量程光纤光栅加速度计，其特征在于：包括
传感器壳体(1)，其包括矩形空腔结构，所述传感器壳体(1)内部封装有阻尼液(3)；
光纤(2)，其纵向贯穿传感器壳体(1)，所述光纤(2)上设置有光栅；
惯性原件(4)，其与光纤(2)同轴设置，且对称设置在传感器壳体(1)中心；以及
纵向限位装置(5)，其设置在传感器壳体(1)内部，用于限定惯性原件(4)纵向移动。
2.根据权利要求1所述的一种基于横向力的大量程光纤光栅加速度计，其特征在于：所述惯性原件(4)包括直径为10mm、高度为10mm、重量为5.3g的不锈钢圆柱体。
3.根据权利要求1所述的一种基于横向力的大量程光纤光栅加速度计，其特征在于：所述阻尼液(3)包括粘度为10000Cst的阻力液体。
4.根据权利要求1所述的一种基于横向力的大量程光纤光栅加速度计，其特征在于：所述纵向限位装置(5)包括限位块(51)，所述限位块(51)通过滑槽可移动的设置在传感器壳体(1)上，所述限位块(51)之间设置有驱动轴(52)，所述驱动轴(52)两端开设有旋向相反的螺纹，所述驱动轴(52)上设置有第一锥齿轮(53)，所述第一锥齿轮(53)与设置在调节轴(55)上的第二锥齿轮(54)相啮合，所述调节轴(55)另一端延伸至传感器壳体(1)外部。
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2019
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