CN113124990A - 振动传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动传感器，属于传感器技术领域。振动传感器包括一悬接的弹性梁和光纤，其中，弹性梁包括一变形区域，变形区域随着弹性梁的摆动产生弯曲；光纤包括形变感应段，形变感应段固定于弹性梁的变形区域；承受振动时，弹性梁在振动方向上摆动，使得光纤的形变感应段随着变形区域一同产生弯曲，进而使得光纤返回的光信号产生变化。本发明的振动传感器利用光纤的形变感应段检测振动，稳定性好，能够适应恶劣环境，例如电磁、辐射、高温、强腐蚀等环境。

Description

振动传感器

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种振动传感器。

背景技术

振动传感器用于检测物体的振动信息。现有的振动传感器是将机械信号转化成电信号后输出，但是电信号受环境的影响比较大，例如电磁干扰环境、原子辐射干扰环境、高温环境、强腐蚀环境中，容易出现电信号不能稳定传输而导致振动传感器运行不稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的上述缺陷，提供一种振动传感器。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供一种振动传感器，其特点在于，包括：

一悬接的弹性梁，所述弹性梁包括一变形区域，所述变形区域随着所述弹性梁的摆动产生弯曲；及，

光纤，包括形变感应段，所述形变感应段固定于所述弹性梁的所述变形区域；

承受振动时，所述弹性梁在振动方向上摆动，使得所述光纤的所述形变感应段随着所述变形区域一同产生弯曲，进而使得所述光纤返回的光信号产生变化。

优选地，所述振动传感器包括一具有腔体的壳体，所述弹性梁设置于所述腔体内并固接于所述壳体上，弹性梁承受振动时在所述腔体内摆动。

本方案中，通过设置壳体，而在一定程度上保护了弹性梁和形变感应段，从而进一步提高了振动传感器的稳定性和寿命。

优选地，所述弹性梁包括固定段和悬臂段，所述固定段被设置为相对于所述壳体静止，所述悬臂段被设置为承受振动时相对于所述壳体进行摆动，其中，所述变形区域完全位于所述悬臂段，或者所述变形区域部分位于所述悬臂段且部分位于所述固定段。

优选地，所述弹性梁通过所述固定段固定于所述壳体，并使得所述悬臂段悬空在所述腔体内。

优选地，所述壳体的内壁上设有一向腔体侧凸起的安装部，所述弹性梁的所述固定段固接于所述安装部上。

优选地，所述形变感应段的一端部被夹设于所述固定段和所述安装部之间，所述形变感应段的另一端部被设置在所述悬臂段上；或者，

所述形变感应段的两端部均设置在所述悬臂段上。

优选地，所述形变感应段至少在两端部的位置与弹性梁固接。

优选地，所述光纤沿长度方向与所述弹性梁多点连接；或，

所述光纤在长度方向上贴置于所述弹性梁上，并与所述弹性梁粘接。

优选地，所述弹性梁在其长度方向上设有安装槽，所述光纤设置于所述安装槽中。

优选地，所述振动传感器还包括振动感应件，所述振动感应件设于所述弹性梁的悬臂段的端部，所述振动感应件用于在承受振动时放大所述弹性梁的摆动幅度。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明中，振动传感器利用光纤的形变感应段检测振动，稳定性好，能够适应多种恶劣环境，例如电磁、辐射、高温、强腐蚀等环境。

附图说明

图1为本发明一实施例的振动传感器的第一结构示意图；

图2为本发明一实施例的振动传感器的第二结构示意图；

图3为本发明一实施例的振动传感器的第三结构示意图；

图4为本发明一实施例的振动传感器的第四结构示意图；

图5为本发明一实施例的振动传感器的第五结构示意图。

附图标记说明：

弹性梁1

变形区域11

固定段12

悬臂段13

光纤2

形变感应段21

壳体3

安装部4

振动感应件5

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在下述的实施例范围之中。

请参阅图1，本发明实施例提供一种振动传感器，包括一悬接的弹性梁1和光纤2，其中，弹性梁1包括一变形区域11，变形区域11随着弹性梁1的摆动产生弯曲；光纤2包括形变感应段21，形变感应段21固定于弹性梁1的变形区域11；承受振动时，弹性梁1在振动方向上摆动，使得光纤2的形变感应段21随着变形区域11一同产生弯曲，进而使得光纤2返回的光信号产生变化。

具体地，弹性梁1悬接在一空间内，例如，弹性梁1连接在待测物体上并位于待测物体的一空间内，再如，弹性梁1连接在一构件上，并在使用时同该构件一同置于待测物体上。

弹性梁1为具有一定弹性的可弯曲的结构体，例如弹性杆、碳纤维板等。弹性梁1至少部分可产生摆动，例如，弹性梁1的悬空的部分可因外力而摆动。弹性梁1可因振动而摆动，例如，弹性梁1的延伸方向与波的传播方向不垂直，则弹性梁1的悬空的部分在波的作用下进行摆动。

变形区域11至少部分位于弹性梁1的可产生摆动的部分，且弹性梁1摆动时，变形区域11会产生弯曲。

形变感应段21为光纤2的一部分，形变感应段21在弯曲时其各部分会产生形变，从而使得反射的光信号产生变化，即光纤2返回的光信号产生变化。另，优选形变感应段21为光栅。

使用时，将弹性梁1直接或者间接地设置在待测物体上，并使得弹性梁1的延伸方向不与待测物体的振动方向垂直，则形变感应段21因振动而弯曲并使得光纤2的输出信号发生变化，然后可通过外部的设备对光纤2输出的信号进行分析和计算，从而获得待测物体的振动参数。

由上述可知，本发明实施例利用光纤2的形变感应段21检测振动，其检测的是基于光纤2对光的敏感性，因而振动传感器的稳定性好，能够在电磁、辐射、高温、强腐蚀等环境下稳定工作。

请参阅图2，本发明一实施例中，振动传感器还包括一具有腔体的壳体3，弹性梁1设置于腔体内并固接于壳体3上，弹性梁1承受振动时在腔体内摆动。

具体地，壳体3为弹性梁1提供安装空间和安装的载体。腔体可为开放式或者封闭式。弹性梁1至少部分悬空在腔体中。

使用时，壳体3放置或者连接在待测物体上，并使得弹性梁1的长度方向(即其延伸方向)与待测物体的振动方向不垂直。

由上述可知，本发明实施实例通过设置壳体3，并将弹性梁1和光纤2的形变感应段21设置在壳体3的腔体内，从而保护了弹性梁1和形变感应段21，进而提高了振动传感器的寿命。

请参阅图3-4，进一步地，弹性梁1包括固定段12和悬臂段13，固定段12被设置为相对于壳体3静止，悬臂段13被设置为承受振动时相对于壳体3进行摆动，其中，变形区域11完全位于悬臂段13，或者变形区域11部分位于悬臂段13且部分位于固定段12。

具体地，固定段12相对于壳体3静止，可通过将固定段12固接于壳体3上实现。悬臂段13被设置为悬空在腔体中，因而，悬臂段13可因振动而摆动。位于变形区域11上的形变感应段21可完全位于悬臂段13，也可一部分位于悬臂段13，另一部分位于固定段12。

请继续参阅图3-4，进一步地，弹性梁1通过固定段12固定于壳体3，并使得所述悬臂段13悬空在腔体内。壳体3的内壁上设有一向腔体侧凸起的安装部4，所述弹性梁1的所述固定段12固接于所述安装部4上。

具体地，固定段12通过一定方式固定在安装部4上，例如，固定段12的部分外表面直接粘接在安装部4上，再如，安装部4上设有与固定段12的局部外轮廓相匹配的凹槽，固定段12贴设在该凹槽中。

请继续参阅图3-4，进一步地，形变感应段21的一端部被夹设于固定段12和安装部4之间，所述形变感应段21的另一端部被设置在悬臂段13上；或者，形变感应段21的两端部均设置在悬臂段13上。

具体地，在如图3所示的手段中，形变感应段21的一部分被固定在固定段12和安装部4之间，另一部分被固定在悬臂段13上，以获取更明显的变形量，从而更精准地检测出待测物体的振动信息。

作为可替代的手段，在如图4所示的手段中，形变感应段21整体都设置在悬臂段13，相对于图3所示的手段，在承受同样程度的振动时，图4所示的手段中的形变感应段21的弯曲程度相对小一些，从而单次弯曲对形变感应段21的损伤更小，进而图4所示的手段的形变感应段21具有更长的使用寿命。

本发明实施例中，形变感应段21至少在两端部的位置与弹性梁1固接，该处的固接，例如通过软胶粘结，从而在承受振动时，形变感应段21可稳定地随变形区域11一起弯曲。

进一步地，光纤2沿长度方向与弹性梁1多点连接；或，光纤2在长度方向上贴置于弹性梁1上，并与弹性梁1粘接。

具体地，在一个手段中，光纤2在其长度方向上与弹性梁1具有多个连接点，该些连接点间隔设置，光纤2在该些连接点处粘结在弹性梁1上，或者通过外部构件固定在弹性梁1上。

作为可替代的手段，光纤2的部分表面在长度方向上粘结在弹性梁1上，诚然，该手段中可通过在弹性梁1的长度方向上设置内内凹的安装槽，弹性梁1粘接在该安装槽中，从而增强光纤2与弹性梁1的稳定性。

请参阅图5，本发明实施例中，振动传感器还包括振动感应件5，振动感应件5设于弹性梁1的悬臂段13的端部，振动感应件5用于在承受振动时放大弹性梁1的摆动幅度。其中，振动传感件具有一定质量，且材质不限，形状不限。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种振动传感器，其特征在于，包括：

一悬接的弹性梁，所述弹性梁包括一变形区域，所述变形区域随着所述弹性梁的摆动产生弯曲；及，

光纤，包括形变感应段，所述形变感应段固定于所述弹性梁的所述变形区域；

承受振动时，所述弹性梁在振动方向上摆动，使得所述光纤的所述形变感应段随着所述变形区域一同产生弯曲，进而使得所述光纤返回的光信号产生变化。

2.如权利要求1所述的振动传感器，其特征在于，所述振动传感器包括一具有腔体的壳体，所述弹性梁设置于所述腔体内并固接于所述壳体上，弹性梁承受振动时在所述腔体内摆动。

3.如权利要求2所述的振动传感器，其特征在于，所述弹性梁包括固定段和悬臂段，所述固定段被设置为相对于所述壳体静止，所述悬臂段被设置为承受振动时相对于所述壳体进行摆动，其中，所述变形区域完全位于所述悬臂段，或者所述变形区域部分位于所述悬臂段且部分位于所述固定段。

4.如权利要求3所述的振动传感器，其特征在于，所述弹性梁通过所述固定段固定于所述壳体，并使得所述悬臂段悬空在所述腔体内。

5.如权利要求4所述的振动传感器，其特征在于，所述壳体的内壁上设有一向腔体侧凸起的安装部，所述弹性梁的所述固定段固接于所述安装部上。

6.如权利要求5所述的振动传感器，其特征在于，所述形变感应段的一端部被夹设于所述固定段和所述安装部之间，所述形变感应段的另一端部被设置在所述悬臂段上；或者，

所述形变感应段的两端部均设置在所述悬臂段上。

7.如权利要求1-6任一项所述的振动传感器，其特征在于，所述形变感应段至少在两端部的位置与弹性梁固接。

8.如权利要求7所述的振动传感器，其特征在于，

所述光纤沿长度方向与所述弹性梁多点连接；或，

所述光纤在长度方向上贴置于所述弹性梁上，并与所述弹性梁粘接。

9.如权利要求7所述的振动传感器，其特征在于，所述弹性梁在其长度方向上设有安装槽，所述光纤设置于所述安装槽中。

10.如权利要求1-6任一项所述的振动传感器，其特征在于，所述振动传感器还包括振动感应件，所述振动感应件设于所述弹性梁的悬臂段的端部，所述振动感应件用于在承受振动时放大所述弹性梁的摆动幅度。

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