[发明专利]光纤加速度传感器

说明书

本发明提供了一种光纤加速度传感器，包括：加速度感受器，包括质量块和弹性筒，质量块具有锥状外表面，弹性筒的内表面为与质量块的锥状外表面相配合的锥状，质量块可沿轴向移动地设置在弹性筒内，弹性筒能够随质量块的移动而外扩或者收缩；光纤干涉仪，包括敏感光纤和参考光纤，敏感光纤缠绕在加速度感受器外侧形成光纤线圈，光纤线圈的周长随弹性筒的外扩或者收缩而增大或者缩小。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中结构复杂、寿命短的问题。

技术领域

本发明涉及加速度传感器领域，具体而言，涉及一种光纤加速度传感器。

背景技术

加速度传感器可以将外界加速度变化的信息转化成易于测量的电信号或光信号，因此被广泛应用于地质勘探、石油开采及大型建筑监控等领域。传统加速度传感器主要采用电基结构，利用压电效应等原理，获取物体的加速度。上述加速度传感器除灵敏度较低等缺点外，在极端环境中(例如高温高压环境等)的生存能力较差。与上述传统加速度传感器相比，光纤加速度传感器具有高灵敏度，高动态范围以及抗电磁干扰能力强等优点，在近年来受到广泛应用。

光纤加速度传感器一般基于干涉仪原理，将外界加速度信息转化为光的相位信息，配合高精度相位解调方法实现高灵敏度加速度信息解调。目前的光纤加速度传感器的组成零件较多、结构复杂并且使用寿命短，增加了其使用成本。

发明内容

本发明旨在提供一种光纤加速度传感器，以解决现有技术中结构复杂、寿命短的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种光纤加速度传感器，包括：加速度感受器，包括质量块和弹性筒，质量块具有锥状外表面，弹性筒的内表面为与质量块的锥状外表面相配合的锥状，质量块可移动地设置在弹性筒内，弹性筒能够随质量块的移动而外扩或者收缩；光纤干涉仪，包括敏感光纤和参考光纤，敏感光纤缠绕在加速度感受器外侧形成光纤线圈，光纤线圈的周长随弹性筒的外扩或者收缩而增大或者缩小。

进一步地，光纤加速度传感器还包括基座，加速度感受器和光纤干涉仪安装在基座上。

进一步地，基座包括底座和连接在底座上的芯轴，质量块沿轴线设置有安装孔，质量块通过安装孔套设在芯轴上，弹性筒套设在质量块的锥状外表面外，弹性筒的底面与底座相接触。

进一步地，芯轴远离底座的一端设置有紧固件。

进一步地，紧固件为压紧螺母，芯轴上还设置有与压紧螺母的内螺纹相配合的外螺纹。

进一步地，敏感光纤缠绕加速度感受器多圈，形成多个光纤线圈。

进一步地，多个光纤线圈中相邻的两个光纤线圈相接触。

进一步地，光纤干涉仪还包括光纤输入接头、光纤输出接头、光纤耦合器和端面反射镜，其中，光纤输入接头连接在光纤耦合器的第一端口，光纤输出接头连接在光纤耦合器的第二端口，敏感光纤的一端连接在光纤耦合器的第三端口，参考光纤的一端连接在光纤耦合器的第四端口，敏感光纤和参考光纤远离光纤耦合器的另一端与端面反射镜连接。

进一步地，端面反射镜为两个，两个端面反射镜分别与敏感光纤和参考光纤相连接。

进一步地，光纤耦合器为单模光纤耦合器。

应用本发明的技术方案，加速度感受器的质量块和弹性筒形成质量弹簧体系，通过加速度感受器感知地层的震动。利用惯性将加速度感受器的震动转化为质量块轴向的上下运动，弹性筒的锥状面受到质量块的挤压形成径向收缩或膨胀，进而引起弹性筒的周长变化。弹性筒的周长变化改变了敏感光纤的光程，引起干涉光的相位变化，从而光纤干涉仪可以根据上述变化计算得到相应的并描绘出裂隙的发展方向。加速度感受器的质量块与弹性筒通过锥面接触，增加了质量块与弹性筒间的受力面积，同时增加了导向性，降低了弹性筒的工作负荷，增加了光纤加速度传感器的使用寿命。

附图说明