CN206096175U

CN206096175U - 一种基于液压传动装置的光纤光栅加速度传感器

Info

Publication number: CN206096175U
Application number: CN201621142435.0U
Authority: CN
Inventors: 陈宁宁; 王刚; 李绪锦
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2016-10-21
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2026-10-21

Abstract

本实用新型涉及一种基于液压传动装置的光纤光栅加速度传感器，包括外壳、顶盖、弹簧、惯性质量块、小截面活塞、U型管、阻尼液、大截面活塞、底座、弹性测杆、光栅、通孔、光纤连接头、铠装保护胶皮、环氧树脂胶、光纤、螺母；其特征是：U型管底部通过底座固定在外壳底部内侧，两端分别安设小截面活塞和大截面活塞，内部装满阻尼液；小截面活塞粘接惯性质量块，惯性质量块与弹簧一端连接，弹簧另一端与顶盖内侧连接；大截面活塞与弹性测杆一端连接，弹性测杆另一端与顶盖固定，弹性测杆上对称粘贴两个光栅并串接在同一光纤上；光纤穿过通孔并用环氧树脂胶固定，光纤用铠装保护胶皮保护，用光纤连接头连接；顶盖用螺母与外壳固定。

Description

一种基于液压传动装置的光纤光栅加速度传感器

技术领域

本实用新型涉及一种基于液压传动装置的光纤光栅加速度传感器，测量振动范围更大，属于传感器技术领域。

背景技术

随着现代工业及科技的发展，机电设备日趋大型化、智能化和结构复杂化。机电设备在行业中的地位越来越重要，出于安全保障和经济效益方面的考虑，企业对设备的管理维护也提出了更高的要求。通过对设备的运行状态进行监测，掌握设备的工作状况及发展趋势，从而减少故障发生率，降低设备维护费用，提高经济效益。机械振动分析是衡量机械设备状况的重要指标之一。机械运行的状态大部分会反应在机械的振动信号中。通过机械设备的振动状态监测，可以掌握机械的完好程度和机械性能情况。

目前，设计出的加速度传感器很多，大体上可以分为：压电式、电阻式、电容式和伺服式。而光纤光栅加速度传感器与这些类传感器相比，有较高的灵敏度和分辨率，测量频带较宽，响应速度快，有较大的动态范围，可以更精确地测定设备的状态参数。同时，光纤光栅传感器体积小，传输距离远，本身不带电，布线简单，可实现单线多点测量。而且，该传感器不受电磁干扰，抗辐射性能好，耐腐蚀，适合于机电设备在强电磁干扰等恶劣环境下使用，易于实现故障的实时监测诊断。

关于光纤光栅加速度传感器的设计也有很多，大多数光纤光栅加速度传感器都是通过光纤光栅受到轴向应变，引起其中心波长漂移，通过解调出波长变化量计算出物体振动的加速度。但是，光纤光栅的轴向应变是有限的，如果受到的应力过大，会拉断光纤光栅，导致传感器测量失效。所以，如何提高光纤光栅加速度传感器的测量范围，使其即使在测量振动强烈的情况下仍然正常工作成为人们备受关注的问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是测量强烈振动加速度时保护脆弱的光纤光栅，而提供一种基于液压传动装置的光纤光栅加速度传感器。

技术方案：本实用新型的目的通过如下技术方案实现：一种基于液压传动装置的光纤光栅加速度传感器，包括外壳、顶盖、弹簧、惯性质量块、小截面活塞、U型管、阻尼液、大截面活塞、底座、弹性测杆、光栅、通孔、光纤连接头、铠装保护胶皮、环氧树脂胶、光纤、螺母；其特征在于：所述的U型管底部通过底座固定在外壳的底部内侧，U型管中装有阻尼液，U型管的一端安设小截面活塞，另一端安设大截面活塞，小截面活塞和大截面活塞均置于阻尼液之上；小截面活塞的上表面粘接惯性质量块，惯性质量块上表面与弹簧的一端连接，弹簧的另一端与顶盖的内侧固定连接；大截面活塞上表面与弹性测杆固定连接，弹性测杆的另一端与顶盖固定，在弹性测杆左右表面对称粘贴两个光栅并串接在同一光纤上；顶盖上开一通孔，光纤穿过通孔并充填环氧树脂胶固定，穿出的光纤用铠装保护胶皮保护，用光纤连接头连接；顶盖通过螺母与外壳固定连接。

所述的小截面活塞和大截面活塞为同种刚性材料，质地均匀，横截面积不同，均为圆形形状。

所述的弹簧、惯性质量块和小截面活塞中心位于同一竖直轴线。

所述的弹性测杆截面为矩形，弹性性能好，延展性好。

所述的两个光栅为同种材质制成，其中心波长大小有不同。

本实用新型的优点是：采用U型管装置，即使作用在惯性质量块上的力很大，通过改变两活塞横截面积的大小，使得作用在弹性测杆上的力却不大，不至于拉断光纤光栅，起到保护作用，相当于扩大了加速度传感器的测量范围。

本实用新型在弹性测杆的左右表面对称粘贴两个光栅，最后测量的加速度只与两光纤光栅中心波长波峰差值大小有关，与温度系数和温度无关，起到温度补偿的作用。

附图说明

图1为基于液压传动装置的光纤光栅加速度传感器结构示意图。

图中标号：1、外壳；2、顶盖；3、弹簧；4、惯性质量块；5、小截面积活塞；6、U型管；7、阻尼液；8、大截面积活塞；9、底座；10、弹性测杆；11、光栅；12、光栅；13、通孔；14、光纤连接头；15、铠装保护胶皮；16、环氧树脂胶；17、光纤；18、螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的描述。

如图1所示，本实用新型是一种基于液压传动装置的光纤光栅加速度传感器，包括1、外壳；2、顶盖；3、弹簧；4、惯性质量块；5、小截面积活塞；6、U型管；7、阻尼液；8、大截面积活塞；9、底座；10、弹性测杆；11、光栅；12、光栅；13、通孔；14、光纤连接头；15、铠装保护胶皮；16、环氧树脂胶；17、光纤；18、螺母；其特点是：所述的U型管底部通过底座固定在外壳的底部内侧，U型管中装有阻尼液，U型管的一端安设小截面活塞，另一端安设大截面活塞，小截面活塞和大截面活塞均置于阻尼液之上；小截面活塞的上表面粘接惯性质量块，惯性质量块上表面与弹簧的一端连接，弹簧的另一端与顶盖的内侧固定连接；大截面活塞上表面与弹性测杆固定连接，弹性测杆的另一端与顶盖固定，在弹性测杆左右表面对称粘贴两个光栅并串接在同一光纤上；顶盖上开一通孔，光纤穿过通孔，通孔内充填环氧树脂胶固定，穿出的光纤用铠装保护胶皮保护，用光纤连接头连接；顶盖通过螺母与外壳固定连接。

Claims

1.一种基于液压传动装置的光纤光栅加速度传感器，包括外壳（1）、顶盖（2）、弹簧（3）、惯性质量块（4）、小截面活塞（5）、U型管（6）、阻尼液（7）、大截面活塞（8）、底座（9）、弹性测杆（10）、光栅（11）、光栅（12）、通孔（13）、光纤连接头（14）、铠装保护胶皮（15）、环氧树脂胶（16）、光纤（17）、螺母（18）；其特征在于：所述的U型管（6）底部通过底座（9）固定在外壳（1）的底部内侧，U型管（6）中装有阻尼液（7），U型管（6）的一端安设小截面活塞（5），另一端安设大截面活塞（8），小截面活塞（5）和大截面活塞（8）均置于阻尼液（7）之上；小截面活塞（5）的上表面粘接惯性质量块（4），惯性质量块（4）上表面与弹簧（3）的一端连接，弹簧（3）的另一端与顶盖（2）的内侧固定连接；大截面活塞（8）上表面与弹性测杆（10）固定连接，弹性测杆（10）的另一端与顶盖（2）的内侧固定连接，在弹性测杆（10）左右表面对称粘贴光栅（11）和光栅（12），光栅（11）和光栅（12）串接在同一光纤（17）上；顶盖（2）上开一通孔（13），光纤（17）穿过通孔（13），通孔（13）内充填环氧树脂胶（16），穿出的光纤（17）用铠装保护胶皮（15）保护，光纤（17）与光纤连接头（14）连接；顶盖（2）通过螺母（18）与外壳（1）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于液压传动装置的光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述的小截面活塞（5）和大截面活塞（8）为同种刚性材料，质地均匀，横截面积不同，均为圆形形状。

3.根据权利要求1所述的一种基于液压传动装置的光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述的弹簧（3）、惯性质量块（4）和小截面活塞（5）中心位于同一竖直轴线。

4.根据权利要求1所述的一种基于液压传动装置的光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述的弹性测杆（10）横截面为矩形，弹性性能好，延展性好。

5.根据权利要求1所述的一种基于液压传动装置的光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述的光栅（11）和光栅（12）为同种材质制成，其中心波长大小不同。