CN205375723U - 光纤光栅空间振动报警传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光纤光栅空间振动报警传感器，该传感器包括外套筒和基座，外套筒固定在基座上，该外套筒内设有重力块、第一金属毛细管和第二金属毛细管，其中第一金属毛细管固定在基座上，第二金属毛细管固定在重力块中，重力块和基座之间通过压簧连接；重力块、压簧和基座组成振子结构；该传感器还包括光纤光栅，该光纤光栅置于压簧中间，通过第一金属毛细管和第二金属毛细管固定在基座和重力块之间。本实用新型结构简单，且应用范围广。
Description
技术领域
本发明属于光纤光栅传感领域，尤其涉及一种基于光栅波长解调原理的空间振动报警传感器。
背景技术
传统的振动报警传感器，都是基于电学传感器，抗干扰能力不强、寿命短、组网能力差，近年来，光纤光栅传感技术飞跃发展，越来越受到各界人士的重视，其无源防爆性、抗电磁干扰性、抗污性、耐腐蚀性、易于分布式组网以及优越的温度适应性和稳定性等本证特性，加速了光纤光栅传感技术在各领域的应用，尤其是基于光栅波长解调原理的振动报警技术，在石油化工、电力、矿藏开发、通讯、大型仓储、楼宇安防等领域的应用。但现有的光纤光栅振动报警传感器普遍存在因为结构繁琐尺寸大、防污能力不够、仅限单方向检测、制作难度大成本高、灵敏度不高等缺陷，导致应用范围受限。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中传感器结构繁琐、应用范围窄、灵敏度不高的缺陷，提供一种结构简单、应用范围广的高性能光纤光栅空间振动报警传感器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
提供一种光纤光栅空间振动报警传感器，该传感器包括外套筒和基座，外套筒固定在基座上，该外套筒内设有重力块、第一金属毛细管和第二金属毛细管，其中第一金属毛细管固定在基座上，第二金属毛细管固定在重力块中，重力块和基座之间通过压簧连接；重力块、压簧和基座组成振子结构；
该传感器还包括光纤光栅，该光纤光栅置于压簧中间，通过第一金属毛细管和第二金属毛细管固定在基座和重力块之间。
本实用新型所述的光纤光栅空间振动报警传感器中，第一金属毛细管和第二金属毛细管均通过焊接的方式固定在基座和重力块上。
本实用新型所述的光纤光栅空间振动报警传感器中，该光纤光栅的尾部设有尾纤接头，该尾纤接头通过管螺纹连接的方式固定在基座上。
本实用新型所述的光纤光栅空间振动报警传感器中，所述压簧通过螺纹及焊接的综合方式连接基座和重力块。
本实用新型所述的光纤光栅空间振动报警传感器中，所述外套筒通过螺纹连接的方式固定在基座上。
本实用新型所述的光纤光栅空间振动报警传感器中，所述光纤光栅为单模光纤，并在外套筒中处于预拉伸状态。
本实用新型所述的光纤光栅空间振动报警传感器中，所述尾纤接头与基座的管螺纹连接处均匀涂抹有螺纹密封胶。
本实用新型所述的光纤光栅空间振动报警传感器中，所述压簧为不锈钢压簧。
本实用新型产生的有益效果是：本实用新型结构简单紧凑，且结构密封性好，适用于各种恶劣环境，应用范围广。本实用新型的振子结构可以感应被测单元受到的空间任意方向的冲击，不受安装和振动方向的限制，振子结构灵敏度可根据被测单元特点而设计，通过改变压簧刚度、长度，以及重力块质量来改变振子结构的固有频率，从而改变灵敏度，非常灵活。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型实施例光纤光栅空间振动报警传感器的结构示意图；
图2是本实用新型实施例光纤光栅空间振动报警传感器仿真模型的主要结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，该光纤光栅空间振动报警传感器包括光纤光栅空间振动报警传感器，该传感器包括外套筒1和基座2，外套筒1固定在基座2上，该外套筒1内设有重力块4、金属毛细管Ⅰ5和金属毛细管Ⅱ6，其中金属毛细管Ⅰ5固定在基座2上，金属毛细管Ⅱ6固定在重力块4中，重力块4和基座2之间通过压簧3连接；重力块4、压簧3和基座2组成振子结构；
该传感器还包括光纤光栅8，该光纤光栅8置于压簧3中间，通过金属毛细管Ⅰ5和金属毛细管Ⅱ6固定在基座2和重力块4之间。
压簧3可通过螺纹及焊接的综合处理方式，用来连接基座2和重力块4；光纤光栅8可采用粘接的形式，通过金属毛细管Ⅰ5、金属毛细管Ⅱ6固定在基座2和重力块4之间；该光纤光栅8的尾部设有尾纤接头7，尾纤接头7通过螺纹连接的方式，固定在基座2上；外套筒1通过螺纹连接的方式固定在基座2上。
重力块4、压簧3和基座2用螺纹及焊接的综合连接方式，以保证连接的长期可靠性。
尾纤接头7与基座2之间，采用密封管螺纹连接，并可在螺纹处均匀涂抹螺纹密封胶，以保证可靠的密封。
光纤光栅8为单模光栅，在结构中处于预拉伸状态。
外套管1、基座2、重力块4和尾纤接头7的材质均可选用304不锈钢材质，根据特殊场合可选用316L材质，可有效保证外壳的防腐性。
压簧3可为不锈钢材质，以保证其耐腐蚀性。
重力块4、压簧3和基座2组成振子结构，用来感应外界空间任意方向的振动信号。
外套管1不仅起到保护作用，而且功能设计方面，还赋予了限位作用，防止振子受迫振动幅度过大，而导致振子结构的疲劳破坏，提高传感器寿命。
以下通过ANSYS对其中一种模型主要结构进行仿真，如图2所示，其中：
l＝30mm,a＝8mm,b＝10mm,d＝0.8mm,D＝9mm；
压簧材质特性:ρ(密度)＝7850kg/m3，E(弹性模量)＝2.1e+11Pa,V(泊松比)＝0.3；
重力块材质特性：ρ(密度)＝7900kg/m3，E(弹性模量)＝2.06e+11Pa,V(泊松比)＝0.3；
基座材质特性：ρ(密度)＝7900kg/m3，E(弹性模量)＝2.06e+11Pa,V(泊松比)＝0.3。
通过ANSYS13.0平台下进行模态分析如下表1所示：
表1
| Mode | Frequency[Hz] |
| 1. | 44.809 |
| 2. | 45.108 |
| 3. | 54.844 |
| 4. | 548.26 |
| 5. | 603.77 |
| 6. | 661.7 |
以上数据说明，根据本实用新型建立的实例模型，在前3阶的固有频率非常接近，说明此实例模型在三维方向的灵敏度一致性好。
另外，可以根据需要，改变图2中的参数：l、a、b、d、D，来改变模型固有频率，从而改变传感器的灵敏度来达到使用要求。
综上，本实用新型结构简单紧凑；结构密封性好，达到IP68；所选材质防腐性好，适用于各种恶劣环境，应用范围广；本实用新型的结构零件制作方式以车削为主，其他制作工艺简单成熟，整体制作成本低廉；本实用新型的振子结构可以感应被测单元受到的空间任意方向的冲击，不受安装和振动方向的限制；本实用新型的振子结构灵敏度可根据被测单元特点而设计，通过改变压簧刚度、长度，以及重力块质量来改变振子结构的固有频率，从而改变灵敏度，非常灵活。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种光纤光栅空间振动报警传感器，其特征在于，该传感器包括外套筒和基座，外套筒固定在基座上，该外套筒内设有重力块、第一金属毛细管和第二金属毛细管，其中第一金属毛细管固定在基座上，第二金属毛细管固定在重力块中，重力块和基座之间通过压簧连接；重力块、压簧和基座组成振子结构；
该传感器还包括光纤光栅，该光纤光栅置于压簧中间，通过第一金属毛细管和第二金属毛细管固定在基座和重力块之间。
2.根据权利要求1所述的光纤光栅空间振动报警传感器，其特征在于，第一金属毛细管和第二金属毛细管均通过焊接的方式固定在基座和重力块上。
3.根据权利要求1所述的光纤光栅空间振动报警传感器，其特征在于，该光纤光栅的尾部设有尾纤接头，该尾纤接头通过管螺纹连接的方式固定在基座上。
4.根据权利要求1所述的光纤光栅空间振动报警传感器，其特征在于，所述压簧通过螺纹及焊接的综合方式连接基座和重力块。
5.根据权利要求1所述的光纤光栅空间振动报警传感器，其特征在于，所述外套筒通过螺纹连接的方式固定在基座上。
6.根据权利要求1所述的光纤光栅空间振动报警传感器，其特征在于，所述光纤光栅为单模光纤，并在外套筒中处于预拉伸状态。
7.根据权利要求3所述的光纤光栅空间振动报警传感器，其特征在于，所述尾纤接头与基座的管螺纹连接处均匀涂抹有螺纹密封胶。
8.根据权利要求1所述的光纤光栅空间振动报警传感器，其特征在于，所述压簧为不锈钢压簧。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520969699.2U CN205375723U (zh) | 2015-11-27 | 2015-11-27 | 光纤光栅空间振动报警传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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|---|---|
| CN205375723U true CN205375723U (zh) | 2016-07-06 |
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Family Applications (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN205375723U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106706195A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-05-24 | 武汉理工光科股份有限公司 | 基于光栅波长解调原理的应变式张力围栏传感器 |
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2015
- 2015-11-27 CN CN201520969699.2U patent/CN205375723U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN106706195A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-05-24 | 武汉理工光科股份有限公司 | 基于光栅波长解调原理的应变式张力围栏传感器 |
| CN106706195B (zh) * | 2016-11-30 | 2019-10-01 | 武汉理工光科股份有限公司 | 基于光栅波长解调原理的应变式张力围栏传感器 |
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