[发明专利]量程可调的光纤光栅二维振动传感器

说明书

本发明涉及一种量程可调的光纤光栅二维振动传感器，包括呈筒状且中空的基座，基座内侧面设有凸环、内底面固定有同轴的螺纹圆杆，螺纹圆杆中部通过螺纹配合的套有一对质量环、顶端固定有同轴的光纤固定板，光纤固定板和凸环上固定有一条光纤光栅，光纤光栅上依次设有第一光栅至第四光栅，第一光栅至第四光栅均位于光纤固定板和凸环之间的环空内，以螺纹圆杆轴线上的某一点为原点、经过原点且垂直于轴线的面为坐标面，第一光栅和第二光栅位于X轴方向，第三光栅和第四光栅位于Y轴方向，第一光栅至第四光栅的预紧力均相等。该传感器采用光纤光栅作为传感元件，测量精度高，能够灵活改变灵敏度从而调整测量量程，排除了偶然因素的干扰。

技术领域

本发明属于振动测量技术领域，具体涉及一种量程可调的光纤光栅二维振动传感器。

背景技术

现有的常用的二维振动加速度传感器有两类，一类是应变片式等电类振动传感器，该类传感器易受电磁干扰，不能够准确测量，对于较恶劣的工况存在很大的安全隐患。另一类是光纤光栅二维振动传感器，该类虽然具备了抗电磁干扰、体积小、成本低、可动态测量等优点，但有以下的缺点：1)为了满足光纤光栅的精度要求，光纤光栅的测量量程都较小，为了调节光纤光栅的测量量程，需要能够随意调节光纤光栅的灵敏度，并且在满足精度要求下，根据测量量程的范围选择合适的灵敏度，这样就可以实现测量量程的可调，但是目前，光纤光栅的灵敏度很难随意调节；2)二维平面的两个正交方向的灵敏度不同，所合成的总加速度值不够准确；3)温度等偶然因素会对测量进行干扰，使得测量不太精确。

发明内容

本发明的目的是提供一种量程可调的光纤光栅二维振动传感器，该传感器采用光纤光栅作为传感元件，测量精度高，能够灵活改变灵敏度从而调整测量量程，排除了偶然因素的干扰。

本发明所采用的技术方案是：

一种量程可调的光纤光栅二维振动传感器，包括呈筒状且中空的基座，基座内侧面设有凸环、内底面固定有同轴的螺纹圆杆，螺纹圆杆中部通过螺纹配合的套有一对质量环、顶端固定有同轴的光纤固定板，光纤固定板和凸环上固定有一条光纤光栅，光纤光栅上依次设有第一光栅至第四光栅，第一光栅至第四光栅均位于光纤固定板和凸环之间的环空内，以螺纹圆杆轴线上的某一点为原点、经过原点且垂直于轴线的面为坐标面，第一光栅和第二光栅位于X轴方向，第三光栅和第四光栅位于Y轴方向，第一光栅至第四光栅的预紧力均相等。

进一步地，基座外侧面设有与内部连通的操作口。

进一步地，基座顶端通过顶盖封闭，顶盖上设有通过孔。

进一步地，光纤固定板底面中央设有与螺纹圆杆适应的圆形凹槽、顶面设有四个径向的呈90度间隔排布的直线槽，光纤固定板整体呈十字形，四个直线槽分别位于四条边上。

进一步地，螺纹圆杆底端设有凸盘，凸盘与基座通过螺钉连接。

进一步地，光纤固定平板的材质为塑料。

进一步地，质量环的材质为金属材料。

本发明的原理是：

测量时，将该传感器安装在被测物体上，保证基座的底面位于水平面上，当被测物体发生振动时，由于惯性，螺纹圆杆上的质量环会对螺纹圆杆产生作用力，作用力的大小与振动加速度正相关，螺纹圆杆的一端固定一端自由，受到作用力后，其自由端会产生变形，从而引起X轴方向和Y轴方向上的光纤光栅发生拉伸或压缩而获得变形量，通过建立变形量与振动加速度之间的关系，进而可由光纤光栅波长漂移量得到二维振动加速度。

本发明的有益效果是：