CN203349921U - 新型的高灵敏度光纤振弦式微震传感器 - Google Patents

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于明浩
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Abstract

本实用新型具体公开了一种新型的高灵敏度光纤振弦式微震传感器，包括一个支架和一条光纤光栅，所述的支架为一个空心架，所述的光纤光栅穿过空心架的空心位置，且光纤光栅固定在空心架上下两端刻有凹槽的梯形结构上，在所述的光纤光栅上设有质量块，且所述的光纤光栅穿过质量块的质心，且质量块要固定在空心架的中间位置，光纤光栅的栅区设于质量块和梯形结构的中间位置，所述的光纤光栅与信号处理器相连。该传感器具有结构简单、紧凑、小巧、免电磁干扰、灵敏度高、频带宽和成本低等优点。在传感器结构上，又采用独特预张紧设计，能够快捷方便的对FBG震动传感器进行调零和校正。

Description

新型的高灵敏度光纤振弦式微震传感器
技术领域
本实用新型具体涉及一种新型的高灵敏度光纤振弦式微震传感器。
背景技术
传统的光纤光栅震动传感器大多将栅区粘贴于悬臂梁等应变体上，振子的震动使应变体产生应变，光栅也会随之被拉压，这种传感器由于借助应变体来传递震动信号，灵敏度与响应频率都会有所降低，而且应变在传递过程中有所损耗，降低了振动信号的真实性。
在专利【CN201120494819.X】中公开了一种光纤光栅振动传感器，此传感器将光栅粘贴在钢管上，质量块的震动要通过钢管才能转变为光栅的应变，过程中钢管的机械强度、光栅与钢管的结合方式等都会对最终解调出来的振动信号产生影响，而且此传感器并不能很好的适应微震测量，相比于本传感器也有灵敏度不高，结构复杂，成本高等缺点。
实用新型内容
为解决现有技术存在的缺点，本实用新型提出了一种新型的高灵敏度光纤振弦式微震传感器。
本实用新型采用的技术方案如下：
新型的高灵敏度光纤振弦式微震传感器，包括一个支架和一条光纤光栅，所述的支架为一个空心架，所述的光纤光栅穿过空心架的空心位置，且光纤光栅固定在空心架上下两端刻有凹槽的梯形结构上，在所述的光纤光栅上设有质量块，且所述的光纤光栅穿过质量块的质心，质量块固定在空心架的中间位置，光纤光栅的栅区设于质量块和梯形结构的中间位置，所述的光纤光栅与信号处理器相连。
所述的支架为一个矩形的空心架，在空心架的上下端设有两个梯形结构，梯形结构中央刻有一条凹槽，所述的光纤光栅两端固定在梯形的凹槽内。
所述的支架为一个矩形的空心架，在空心架的左右两端也同样设有两个刻有凹槽的梯形结构，光纤光栅固定在左右梯形的凹槽内。
所述的支架为一个矩形的空心架，在空心架的上端横梁中间位置设有一个倒梯形，下端有两层横梁，在上层横梁中间位置也设有一个正梯形，两个梯形结构中心都有一条凹槽，所述的光纤光栅两端固定在两条凹槽中。
所述的空心架下端两层横梁中，下层横梁中心位置开有一个螺孔，螺丝穿过下层横梁，顶在上层横梁上。
所述的质量块为规则几何形体，如立方体、长方体、球体或椭球体。
本实用新型产生的有益效果是:新型的高灵敏度光纤振弦式微震传感器采用振弦式震动探测结构，将光纤光栅穿过振子质心，并距光纤光栅一定间距固定质量振子，振子探测外部震动激励后直接作用于FBG，传感器具有结构简单、紧凑、小巧、免电磁干扰、灵敏度高、频带宽和成本低等优点。在传感器结构上，又采用独特预张紧设计，能够快捷方便的对FBG震动传感器进行调零和校正。
附图说明
图1本实用新型的结构图；
图中1信号处理器、2光纤光栅、3栅区、4支架、5质量块、6下梯形结构、7螺丝、8上梯形结构。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细说明：
实施方式1
高灵敏度光纤振弦式微震传感器，包括一个支架4和一条光纤光栅2，支架4为一个空心架，光纤光栅2放置于空心架的空心位置，且光纤光栅2固定在空心架两端的梯形结构上，在所述的光纤光栅2上设有质量块，且所述的光纤光栅2穿过质量块5的质心，且质量块5要固定在空心架4的中间位置，光纤光栅2的栅区3设于质量块5的上方，所述的光纤光栅一端与信号处理器1相连。支架4为一个矩形的空心架，在空心架的上下端设有两个与梯形结构，梯形结构的中央刻有一条凹槽，所述的光纤光栅两端固定在上下梯形结构的凹槽内。空心架的下端包括两层，螺丝穿过最下层，顶在上层，螺丝的运动会是上层发生形变，进而对光纤光栅进行预紧。
质量块5为规则几何形体，如立方体、长方体、球体或椭球体。
实施方式2
高灵敏度光纤振弦式微震传感器，包括一个支架4和一条光纤光栅2，支架4为一个空心架，光纤光栅2放置于空心架的空心位置，且光纤光栅2固定在空心支架两端的梯形结构的凹槽内，在所述的光纤光栅2上设有质量块，且所述的光纤光栅2穿过质量块5的质心，且质量块5要固定在支架4的中间位置，光纤光栅2的栅区3设于质量块5的上方，所述的光纤光栅一端与信号处理器1相连。所述的支架4为一个矩形的空心架，在空心架的左右两端设有两个中央刻有凹槽的梯形结构，且左侧分为两层，最左层中心位置有一个螺孔，螺丝穿过螺孔顶在第二层上。质量块5为规则几何形体，如立方体、长方体、球体或椭球体。
上面的两种结构其制作方法如下：
（1）准备好光纤光栅2与质量块5，质量块5的质量根据公式（1）确定，
ω2=k/m  （1）
其中k为光纤光栅2的刚度，ω为质量块5的固有频率，m为质量块5的质量；
质量越大固有频率越小，因此选择质量块5质量时，应以质量块5的固有频率能满足所测物体震动频率为宜，将质量块5开孔制作成振子，孔径大于光纤光栅直径，穿孔时要求孔径周围质量平衡且孔径穿过质量块5质心；
（2）光纤光栅2穿过振子，放置振子和栅区3位置时，首先将振子置于框架中心，随后将栅区3固定于振子和框架中心，固定所用的粘合剂要求有高稳定性和高的刚性；
（3）将传感器框架结构上的预紧螺丝7扭紧，然后将带振子的光纤光栅12两端分别固定在框架上的两个梯形结构上，即下梯形结构6和上梯形结构8上。
（4）缓慢松开螺丝7对光纤光栅2进行预紧，预紧过程中时刻观察光纤光栅2的状态，防止其崩断。

Claims (5)

1.新型的高灵敏度光纤振弦式微震传感器，其特征在于：包括一个支架和一条光纤光栅，所述的支架为一个空心架，所述的光纤光栅穿过空心架的空心位置，且光纤光栅固定在空心架上下两端刻有凹槽的梯形结构上，在所述的光纤光栅上设有质量块，且所述的光纤光栅穿过质量块的质心，质量块固定在空心架的中间位置，光纤光栅的栅区设于质量块和梯形结构的中间位置，所述的光纤光栅与信号处理器相连。
2.如权利要求1所述的新型的高灵敏度光纤振弦式微震传感器，其特征在于：所述的支架为一个矩形的空心架，在空心架的上下端设有两个梯形结构，梯形结构中央刻有一条凹槽，所述的光纤光栅两端固定在梯形的凹槽内。
3.如权利要求1所述的新型的高灵敏度光纤振弦式微震传感器，其特征在于：所述的支架为一个矩形的空心架，在空心架的左右两端也同样设有两个刻有凹槽的梯形结构，光纤光栅固定在左右梯形的凹槽内。
4.如权利要求1所述的新型的高灵敏度光纤振弦式微震传感器，其特征在于：所述的支架为一个矩形的空心架，在空心架的上端横梁中间位置设有一个倒梯形，下端有两层横梁，在上层横梁中间位置也设有一个正梯形，两个梯形结构中心都有一条凹槽，所述的光纤光栅两端固定在两条凹槽中。
5.如权利要求4所述的新型的高灵敏度光纤振弦式微震传感器，其特征在于：所述的空心架下端两层横梁中，下层横梁中心位置开有一个螺孔，螺丝穿过下层横梁，顶在上层横梁上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103308145A (zh) * 2013-05-09 2013-09-18 山东大学 新型的高灵敏度光纤振弦式微震传感器及制作方法
CN105841796A (zh) * 2016-04-19 2016-08-10 西安石油大学 一种光纤光栅三维矢量振动传感器

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CN103308145B (zh) * 2013-05-09 2015-04-29 山东大学 高灵敏度光纤振弦式微震传感器及制作方法
CN105841796A (zh) * 2016-04-19 2016-08-10 西安石油大学 一种光纤光栅三维矢量振动传感器
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