CN207741768U

CN207741768U - 一种光纤光栅传感器

Info

Publication number: CN207741768U
Application number: CN201820148478.2U
Authority: CN
Inventors: 郭永兴; 匡毅; 熊丽; 刘文龙; 吴恒
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE; Wuhan University of Science and Technology WHUST
Priority date: 2018-01-29
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2018-08-17
Anticipated expiration: 2028-01-29

Abstract

本实用新型公开一种光纤光栅传感器，该传感器包括：后端盖，具有光纤出孔；光纤，经由所述光纤出孔配置于所述传感器内；壳体，后端与所述后端盖相连接，以形成一安装空间；振动感知组件和压力感知组件，配置在所述安装空间内，分别用于向所述光纤光栅输入振动信号和压力信号。本实用新型的光纤光栅传感器能够同时检测振动信息和压力信息，使用场景广泛。

Description

一种光纤光栅传感器

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，涉及一种振动和压力同时测量的光纤光栅传感器，适用于振动和压力同时检测的环境。

背景技术

光纤光栅是一种新型传感元件，克服了传统的电子类传感器易受电磁干扰，结构复杂，稳定性差，不能分布式测量和远程监控等缺陷，同时具备体积小、抗电磁干扰、精度高、适应恶劣环境等优势近十几年得到了广泛的研究和应用，但对于复杂的工作环境仍存在一定应用局限性。

发明内容

有鉴于上述技术问题，本实用新型提供了一种新型光纤光栅传感器，解决了上述传统传感器无法实现振动和压力同时测量的技术问题。

本实用新型提供的一种新型光纤光栅传感器包括：

后端盖，具有光纤出孔；光纤，经由所述光纤出孔配置于所述传感器内；

壳体，后端与所述后端盖相连接，以形成一安装空间；振动感知组件和压力感知组件，配置在所述安装空间内，分别用于向所述光纤光栅输入振动信号和压力信号。

根据本实用新型的一个实施例，所述振动感知组件在所述壳体的后端固定连接所述后端盖，所述压力感知组件在所述壳体的前端固定连接所述壳体。

根据本实用新型的一个实施例，所述振动感知组件包括：

悬臂梁，连接所述后端盖，所述悬臂梁受力作用而上下振动；第一光纤光栅，粘贴封装在所述悬臂梁上，用于感知所述悬臂梁的振动所产生的正负交替应变量。

根据本实用新型的一个实施例，所述压力感知组件包括：

薄壁筒，固定安装在所述安装空间内，所述薄壁筒的外壁受压力作用而产生形变；第二光纤光栅，粘贴封装在所述薄壁筒的右侧端面上，用于感知所述薄壁筒的形变量。

根据本实用新型的一个实施例，所述悬臂梁连接在所述后端盖的凸台平面上。

根据本实用新型的一个实施例，所述壳体的前端用于连接被测量装置。

根据本实用新型的一个实施例，所述薄壁筒与壳体采用过盈配合连接。

根据本实用新型的一个实施例，还包括铠装护管，所述光纤的尾纤通过所述后端盖的光纤出孔引出，所述铠装护管连接所述后端盖以保护所述光纤的尾纤。

本实用新型可以产生的有益效果是：该光纤光栅传感器可以同时测量外部压力和震动，同时具有结构简单，安装方便，压力灵敏度高，振动测量和压力测量结果效果好等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本使用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一个最优实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本实用新型光纤光栅传感器结构示意图。

图2所示为本实用新型后端盖立体示意图。

图中：1、光纤，2、后端盖，3、悬臂梁，4、第一光纤光栅，5、壳体，5-1、螺纹孔，6、薄壁筒，7、第二光纤光栅。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例公开一种光纤光栅传感器，光纤光栅传感器被普遍应用于建筑、车辆、水利、航空航天等行业，安装于被测物体上，通过检测与被测物体一同振动的光纤光栅传感器中的光纤光栅的振动情况，从而实现测得被测物体的振动情况。

参考图1所示的光纤光栅传感器的结构示意图，传感器包括壳体5、后端盖2，后端盖2连接在壳体5的后端，壳体5内部形成安装空间，后端盖2具有与安装控件连通的光纤出口，配置在安装空间内的振动感知组件和压力感知组件分别用于向第一光纤光栅4输入振动信号和第二光纤光栅7输入压力信号，传感器连接的检测设备即能够通过第一光纤光栅4和第二光纤光栅7的波长漂移量判断出振动信号和压力信号的具体数值，实现振动检测和压力检测。

以下结合图1详细说明本实施例中振动动感知组件的具体实施方式：

一个实施例中，后端盖2不限于是通过螺纹孔5-1和壳体5连接，振动感知组件在壳体5的后端固定连接所述后端盖2，振动感知组件包括：连接所述后端盖的悬臂梁3，以及第一光纤光栅4，第一光纤光栅4的栅区全部粘贴封装在悬臂梁3上，用于感知悬臂梁3的振动所产生的正负交替应变量。悬臂梁3通过螺栓固定在后端盖2的平面上，其中，后盖2为一个凸台结构。另外，第一光纤光栅4可用不限于是环氧胶黏剂的粘胶性物质黏贴于悬臂梁3的中轴线上。

一个实施例中，压力感知组件被配置在壳体5的前端，并且压力感知组件和振动感知组件分别向刻写在同一根光纤1上的第一光纤光栅4和第二光纤光栅7输入压力信号和振动信号。在其他实施例中，压力感知组件和振动感知组件可以分别向不同的第一光纤光栅4和第二光纤光栅7输入压力信号和振动信号，虽然本实用新型的说明书附图中并未对此进行展示，但本领域技术人员能够对压力感知组件和振动感知组件信号的输入形式进行选择。压力感知组件包括安装在安装空间内的薄壁筒6中，薄壁筒6位于壳体5的前端，当受到压力作用时，薄壁筒6产生形变借以将形变导致的压力信号输入给第二光纤光栅7，第二光纤光栅7通过环氧胶黏剂粘贴于薄壁筒6的右侧端面上，从而实现感知薄壁筒6的形变量。

在一个实施例中，参考图1，以及图2所示后盖的立体图，后端盖2内部为一通孔为光纤出孔，其中光纤1的尾纤通过后端盖的光纤出孔引出，并用铠装护管进行保护，铠装互管可以通过不限于是螺纹、螺栓、过盈配合、焊接等方式与后端盖2相连。

下面结合附图对本发明实例光纤光栅传感器的工作原理进一步阐述；

本实用新型传感器各部件组合完成后，工作原理如下：

参考图1，外部产生振动时，后端盖2也会随之振动，悬臂梁3也会跟随后端盖2振动，此时悬臂梁3表面会产生正负交替的应变。

第一光纤光栅4感知应变，进而第一光纤光栅4的中心波长发生漂移，该信号通过光纤1传递到终端处理器，通过漂移量来确定振动的频率。

参考图1，以本实施例的光纤光栅传感器被应用在液体环境下、或高/低气压环境下，当外部油压或气压发生变化时，薄壁筒6的右侧端面会产生变形，表面产生应变，第二光纤光栅7感知应变，从而第二光纤光栅7的中心波长发生漂移。该信号通过光纤1传递到终端处理器，通过漂移量来确定外部压力。

通过第一光纤光栅4，第二光纤光栅7的中心波长变化即可对被检测结构的振动和压力进行实时监测。

本实施例中所描述的终端处理器可以是直接嵌入的硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合，软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。

另外，结合图1可以本实用新型传感器的安装与检测

参考图1，该新型光纤光栅传感器包括光纤1、后端盖2、悬臂梁3、第一光纤光栅4、壳体5、薄壁筒6、第二光纤光栅7。

安装时，首先将第二光纤光栅7用环氧胶黏剂粘贴封装于薄壁筒6的右侧端面上，该光纤光栅主要通过感应薄壁筒6的右侧端面的形变来测量外部压力，故安装时因紧贴右侧端面，并测试其灵敏度。

然后，将薄壁筒6和第二光纤光栅7通过过盈配合或者胶黏固定于壳体内。

接着，将悬臂梁3通过螺栓链接的方式固定在后端盖2的一个凸台平面上。

接着，将第一光纤光栅4用环氧胶黏剂粘贴封装于悬臂梁3的中轴线上。

再接着，光纤1尾纤通过后端盖2的光纤出孔引出，光纤1尾纤采用铠装护管进行保护。

最后，后端盖2与壳体5之间通过紧定螺钉固定连接。

将光纤1与解调仪相连接，通过对振动和外部压力的应变信息的漂移量信号进行分析，可以检测出振动和外部压力的大小。

本实施例的光纤光栅传感器，可以同时用于检测压力信息和振动信息，适用的工作环境更为广泛。此外，基于自身结构简单，因此便于安装和维护。

应当理解，本发明实施例中提到的第一和第二等限定词，仅仅为了更清楚地描述本发明实施例的技术方案使用，并不能用以限制本发明的保护范围。

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

Claims

1.一种光纤光栅传感器，其特征在于，该传感器包括：

后端盖，具有光纤出孔；

光纤，经由所述光纤出孔配置于所述传感器内；

壳体，后端与所述后端盖相连接，以形成一安装空间；

振动感知组件和压力感知组件，配置在所述安装空间内，分别用于向所述光纤光栅输入振动信号和压力信号。

2.如权利要求1所述的光纤光栅传感器，其特征在于：

所述振动感知组件在所述壳体的后端固定连接所述后端盖，所述压力感知组件在所述壳体的前端固定连接所述壳体。

3.如权利要求1或2所述的光纤光栅传感器，其特征在于：

所述振动感知组件包括：

悬臂梁，连接所述后端盖，所述悬臂梁受力作用而上下振动；

第一光纤光栅，粘贴封装在所述悬臂梁上，用于感知所述悬臂梁的振动所产生的正负交替应变量。

4.如权利要求1或2所述的光纤光栅传感器，其特征在于：

所述压力感知组件包括：

薄壁筒，固定安装在所述安装空间内，所述薄壁筒的外壁受压力作用而产生形变；

第二光纤光栅，粘贴封装在所述薄壁筒的右侧端面上，用于感知所述薄壁筒的形变量。

5.如权利要求3所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述悬臂梁连接在所述后端盖的凸台平面上。

6.如权利要求1所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述壳体的前端用于连接被测量装置。

7.如权利要求4所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述薄壁筒与壳体采用过盈配合连接。

8.如权利要求1所述的光纤光栅传感器，其特征在于，还包括铠装护管，所述光纤的尾纤通过所述后端盖的光纤出孔引出，所述铠装护管连接所述后端盖以保护所述光纤的尾纤。

9.如权利要求3所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述第一光纤光栅的栅区全部粘贴封装在所述悬臂梁上。

10.如权利要求4所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述第二光纤光栅的栅区全部粘贴封装在所述薄壁筒的右侧端面上。