CN111174897A - 悬臂梁式二维光纤光栅振动传感器 - Google Patents

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贾振安
赵显锋
高宏
樊庆赓
杨凯庆
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G01H9/004—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors

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Abstract

悬臂梁式二维光纤光栅振动传感器，包括竖梁，竖梁末端设置有横梁，横梁末端上表面设置有两个波长相近的光纤光栅，光纤光栅有三处固定点，分别为横梁末端的左右两侧分别设置有固定点，位于横梁末端表面设置有中间梁上固定点，横梁末端下方设置有质量块。本发明可以进行二维测量，使得一个结构可以达到两个方向测量的目的，从而解决了悬臂梁式光纤光栅一维测量的不足。

Description

悬臂梁式二维光纤光栅振动传感器
技术领域
本发明涉及光纤传感技术领域，特别涉及悬臂梁式二维光纤光栅振动传感器。
背景技术
光纤光栅是一种新型波长选择型的光无源器件，它具有重量轻、绝缘性能好、抗腐蚀性和抗电磁干扰强等优点，可以应用于复杂恶劣的环境中。通过对光纤光栅传感器结构设计和封装的不同，可实现对压力、温度、流量、加速度等物理量的测量。
光纤振动传感技术是近年来一个非常热门的研究方向，实现对振动信号的加速度、振动幅度以及振动频率等基本物理量的测量。用光纤光栅对振动信号的检测，通过光纤解调系统再得到波长的变化，最后利用信息处理得到振动信号的加速度、幅度和频率等信息实现对被测对象的评估与分析。通过不同的光纤光栅传感结构和封装方式，从而达到对测量的目的和要求。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供悬臂梁式二维光纤光栅振动传感器，可以进行二维测量，使得一个结构可以达到两个方向测量的目的，从而解决了悬臂梁式光纤光栅一维测量的不足。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
悬臂梁式二维光纤光栅振动传感器，包括竖梁1，所述的竖梁1末端设置有横梁2，横梁2末端上表面设置有两个波长相近的光纤光栅4，光纤光栅4有三处固定点，分别为横梁2末端的左右两侧分别设置的固定点3以及位于横梁2末端表面设置的中间梁上固定点6，所述的横梁2末端下表面设置有质量块5。
所述的固定点3、中间梁上固定点6在同一水平线上，该直线与梁长垂直。
所述的竖梁1前端设置在固定底座7上。
所述的竖梁1长、宽、高分别为40mm、1mm、5mm；横梁2长、宽、高分别为40mm、10mm、1mm的A3钢材质。
所述的光纤光栅4的波长分别为1548nm、1554nm。
所述的两个两端光纤4固定点3的距离为40mm。
本发明的有益效果：
本发明对光纤光栅传感进行测量，解决了原始悬臂梁式一维的测量模式。采用光纤光栅两点封装，可以避免啁啾。采用双光纤光栅，可以进行温度补偿。
附图说明
图1为本发明的俯视图。
图2为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1图2所示：本发明光纤光栅振动传感由竖梁1、横梁2、两个波长相近的光纤光栅4、质量块5和固定底座7构成。在此结构中，光纤光栅有3处固定点，分别是两个两端固定点3和中间梁上固定点6。
所述的竖梁1长、宽、高分别为40mm、1mm、5mm；横梁2长、宽、高分别为40mm、10mm、1mm的A3钢材质。光纤光栅4的波长分别为1548nm、1554nm。两个两端光纤4固定点3的距离为40mm。在将光纤光栅4封装时将光纤从两端固定点3处的预留孔中穿入施加预应力后用502胶水将光纤光栅4进行固定封装；等固定一段时间后，将传感结构安装于振动台，光纤连接SM125解调仪，在不同的频率段进行检测。根据波长漂移确定其适合检测的频率。
本发明的工作原理：
当振动方向是朝向两端固定点3时，竖梁1会由于振动发生形变，竖梁1发生的形变会带动横梁2朝光纤两端固定点3处移动，由于光纤光栅4是固定的，横梁2的移动会带动光纤光栅发生应变，由于两个光纤光栅4的应变方向相反，即可解决温度补偿问题。
当振动方向为上下时，横梁2会发生形变，由于光纤光栅4是固定在横梁2上，从而引起光纤光栅4发生应变，两个光纤光栅4发生应变的方向相同，从而可以提高灵敏度。

Claims (6)

1.悬臂梁式二维光纤光栅振动传感器，其特征在于，包括竖梁(1)，所述的竖梁(1)末端设置有横梁(2)，横梁(2)末端上表面设置有两个波长相近的光纤光栅(4)，光纤光栅(4)有三处固定点，分别为横梁(2)末端的左右两侧分别设置的固定点(3)以及位于横梁(2)末端表面设置的中间梁上固定点(6)，所述的横梁(2)末端下表面设置有质量块(5)。
2.根据权利要求1所述的悬臂梁式二维光纤光栅振动传感器，其特征在于，所述的固定点(3)、中间梁上固定点(6)在同一水平线上，该直线与梁长垂直。
3.根据权利要求1所述的悬臂梁式二维光纤光栅振动传感器，其特征在于，所述的竖梁(1)前端设置在固定底座(7)上。
4.根据权利要求1所述的悬臂梁式二维光纤光栅振动传感器，其特征在于，所述的竖梁(1)长、宽、高分别为40mm、1mm、5mm；横梁(2)长、宽、高分别为40mm、10mm、1mm的A3钢材质。
5.根据权利要求1所述的悬臂梁式二维光纤光栅振动传感器，其特征在于，所述的光纤光栅(4)的波长分别为1548nm、1554nm。
6.根据权利要求1所述的悬臂梁式二维光纤光栅振动传感器，其特征在于，所述的两个两端光纤(4)固定点(3)的距离为40mm。
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