CN206470287U - 一种光纤光栅加速度传感器 - Google Patents

Abstract

一种光纤光栅加速度传感器，包括壳体，壳体内部设有质量块，质量块的两个正对面分别与所述壳体之间设有金属丝，质量块的另外两个正对面分别与壳体之间设有第一弹性件与第二弹性件，使得质量块垂直于壳体的一侧面；第一弹性件内部设有光纤光栅，光纤光栅一端与壳体粘固，光纤光栅另一端与质量块粘固，光纤光栅的尾纤从壳体穿出。本实用新型所述的一种光纤光栅加速度传感器，光纤光栅位于弹性体内部，从而整体形成一个光纤光栅弹簧振子结构，具有结构紧凑，体积小、一致性好、测量精度高的特点；另外，在光纤光栅外围设有弹性件，避免了光纤光栅发生扭曲现象，进一步提高了传感器的测量精度。

Description

一种光纤光栅加速度传感器

技术领域

本实用新型属于光纤传感领域，尤其是涉及一种光纤光栅加速度传感器。

背景技术

近几年来，越来越多的工业应用中要求对振动加速度信号进行测量。加速度信号的测量是利用惯性原理，通过感知惯性力所产生的位移或者应变而测得相应的加速度。针对目前一些特殊的应用领域，急需具有抗电磁干扰、高灵敏度、大动态范围、易复用的高性能加速度传感装置。而基于光调制机理的光纤加速度传感器在这些方面展现了良好的应用前景，因此相对基于机电、压电方法的传统加速度传感器，正在受到越来越多的关注。

光纤光栅波长调制型加速度传感器的传感机理是利用光栅作为核心器件，通过适当的信号转换装置，将加速度信号转化为光纤光栅的应变信号，此应变信号会改变光纤光栅的折射率调制周期和纤芯的有效折射率，从而引起光纤光栅的反射或透射中心的波长变化，因此通过对光栅中心波长的检测就能得到外界加速度信号。

目前，光纤光栅调制型加速度传感器主要有基于顺便体和弹性梁两种结构类型，对于顺便型结构的光栅加速度传感器，由于传感光栅是完全的包裹在顺变体内，因此光栅不仅对轴向应变很敏感，而且对横向应变也很敏感，而横向应变将导致光纤中的双折射现象，并使得传感光栅的反射峰发生分裂，从而影响测量精度。对于弹性梁结构的光栅加速度传感器，为了避免弹性梁在受力振动时其上各处应变分布不均，所导致的埋在梁上的光栅出现啁啾现象，因此需要复杂的设计加工以保证弹性梁为等强度梁，此外，顺变体和弹性梁结构体积较大，不易于小型化封装。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种光纤光栅加速度传感器，以提供一种体积小，一致性好、测量精度高的加速度传感器。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种光纤光栅加速度传感器，包括壳体，壳体内部设有质量块，质量块的两个正对面分别与所述壳体之间设有金属丝，质量块的另外两个正对面分别与壳体之间设有第一弹性件与第二弹性件，使得质量块垂直于壳体的一侧面；

第一弹性件内部设有光纤光栅，光纤光栅一端与壳体粘固，光纤光栅另一端与质量块粘固，光纤光栅的尾纤从壳体穿出。

进一步的，所述第一弹性件与光纤光栅之间设有第三弹性件，第三弹性件的内径略大于所述光纤光栅的外径。

进一步的，所述第一弹性件、第二弹性件及第三弹性件同轴心，第一弹性件、第二弹性件及第三弹性件均为弹簧。

进一步的，所述光纤光栅位于第三弹性件中部。

进一步的，所述壳体上设有光纤通孔，光纤通孔与第三弹性件同轴心，尾纤穿过光纤通孔。

进一步的，所述壳体为一端有铰接盖板的壳体。

进一步的，所述两个所述金属丝位于同一直线上，且平行于壳体的上下壁。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种光纤光栅加速度传感器具有以下优势：

本实用新型所述的一种光纤光栅加速度传感器，光纤光栅位于弹性体内部，从而整体形成一个光纤光栅弹簧振子结构，具有结构紧凑，体积小、一致性好、测量精度高的特点；另外，在光纤光栅外围设有弹性件，避免了光纤光栅发生扭曲现象，进一步提高了传感器的测量精度。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的一种光纤光栅加速度传感器的结构示意图；

附图标记说明：

1-壳体；2-质量块；3-金属丝；4-第一弹性件；5-第二弹性件；6-光纤光栅；7-尾纤。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种光纤光栅加速度传感器，如图1所示，包括壳体1，壳体1内部设有质量块2，质量块2的两个正对面分别与壳体1之间设有金属丝3，质量块的另外两个正对面分别与壳体1之间设有第一弹性件4与第二弹性件5；

第一弹性件4内部设有光纤光栅6，光纤光栅6一端与所体1粘固，光纤光栅6另一端与质量块2粘固，光纤光栅6的尾纤7从壳体1穿出。

第一弹性件4与光纤光栅6之间设有第三弹性件，第三弹性件的内径略大于光纤光栅6的外径。光纤光栅6的外围设有内径略大于光纤光栅6外径的弹性件，能够避免光纤光栅6发生扭曲现象，提高了测量精度。

第一弹性件4、第二弹性件5及第三弹性件同轴心，第一弹性件4、第二弹性件5及第三弹性件均为弹簧。

光纤光栅6位于第三弹性件4中部。

壳体1上设有光纤通孔，光纤通孔与第三弹性件同轴心，尾纤7穿过光纤通孔。第一弹性件4、第二弹性件5、第三弹性件及光纤通孔同轴心，能够提高加速度及的一致性及测量精度。

壳体1为一端有铰接盖板的壳体。方便对加速度传感器进行检修。

两个金属丝3位于同一直线上，且平行于壳体1的上下壁。能够提高加速度及的一致性及测量精度。

本实例的具体工作流程如下：

将传感器置于被测物体表面，由尾纤7连接到高速波长解调仪，打开运行程序，当有竖直或水平方向的加速度a时，由于惯性作用，引起质量块3相对于壳体1做加速运动，如果第二弹性件5被拉伸(或压缩)，第一弹性件4被压缩(或拉伸)，相应的光纤光栅7被压缩(或拉伸)，光纤光栅7的波长产生变化，通过高速波长解调中心实时监测光纤光栅7的波长变化，得知被测物体的加速度大小。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于：包括壳体(1)，所述壳体(1)内部设有质量块(2)，所述质量块(2)的两个相对的侧面分别与所述壳体(1)之间设有金属丝(3)，所述质量块的另外两个相对的侧面分别与所述壳体(1)之间设有第一弹性件(4)与第二弹性件(5)；

所述第一弹性件(4)内部设有光纤光栅(6)，所述光纤光栅(6)一端与所述壳体(1)粘固，所述光纤光栅(6)另一端与所述质量块(2)粘固，所述光纤光栅(6)的尾纤(7)从壳体(1)穿出。

2.根据权利要求1所述的一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述第一弹性件(4)与所述光纤光栅(6)之间设有第三弹性件，所述第三弹性件的内径略大于所述光纤光栅(6)的外径。

3.根据权利要求2所述的一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述第一弹性件(4)、所述第二弹性件(5)及所述第三弹性件同轴心，所述第一弹性件(4)、所述第二弹性件(5)及所述第三弹性件均为弹簧。

4.根据权利要求2所述的一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述光纤光栅(6)位于所述第三弹性件(4)中部。

5.根据权利要求2所述的一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述壳体(1)上设有光纤通孔，所述光纤通孔与所述第三弹性件同轴心，所述尾纤(7)穿过所述光纤通孔。

6.根据权利要求1所述的一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述壳体(1)为一端有铰接盖板的壳体。

7.根据权利要求1所述的一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述两个所述金属丝(3)位于同一直线上，且平行于所述壳体(1)的上下壁。