[发明专利]集成化干涉型微振动光纤传感器及其标定装置和标定方法

说明书

本发明公开了一种集成化干涉型微振动光纤传感器及其标定装置和标定方法，集成化干涉型微振动光纤传感器包括光纤准直器、超小光纤镜头、光纤干涉仪模块、指示激光器、宽带激光器、数据采集卡和计算机；集成化干涉型微振动光纤传感器的标定装置，包括压电陶瓷振动片、固定平台、带螺纹的五维调整台、隔振平台和压电陶瓷驱动器；集成化干涉型微振动光纤传感器的标定方法，将超小光纤镜头的输出端正对压电陶瓷振动片，通过调节压电陶瓷驱动器的驱动幅值来改变压电陶瓷振动片的振动幅值，得出输出干涉强度的电压与幅值的函数关系。根据本发明提供的集成化干涉型微振动光纤传感器及标定方法，可用于微小振幅的高精度、快速测量与标定。

技术领域

本发明涉及一种集成化干涉型微振动光纤传感器及其标定装置和标定方法，用于微小振动的测量领域。

背景技术

振动是物体存在的一种运动形式，是自然界普遍的现象之一，广泛的存在于工业活动和人们的生活当中，如地震的发生，汽车、飞机、船舶发动机的运转，喇机的振动，机械工业中机床的运转，铁路和桥梁等的晃动，等等。对地震的监测能早期预警，减少灾难带来的生命财产的损失，对部件振动的检测能及时了解部件的工作状态，从而对部件性能做出科学的评估，减少事故的发生。因此，对振动的测量有着非常重要的现实意义。然而，随着高精度测量行业的发展，对于空间狭小、探测深度很深的零部件非接触微振动测量得到了越来越多的需求。光纤传感器是伴随着光纤及通信技术的发展而逐步形成的，是利用光在光纤中传播特性的变化来调制波导中的光波，使光纤中的光波参量随被测量的变化而改变，从而求得被测信号的大小。在这一背景下，可用于微小内窥振动测量中的集成化干涉型微振动光纤传感器就成为微小内窥振动测量技术的一个重要方向。然而，对于集成化的干涉型微振动光纤传感器，目前市场上虽然存在单独的光纤干涉仪模块和传感器标定装置，但缺少商用或专用的基于超小光纤镜头的集成化的干涉型微振动光纤传感器。

一个典型的集成化干涉型微振动光纤传感器应包括光纤干涉仪模块、超小光纤镜头和标定装置，目前，虽然有超小光纤镜头的研究、专用光纤干涉仪模块和传感器标定装置，但缺少它们的组合使用，尤其缺少超小光纤镜头和光纤干涉仪模块熔接集成的干涉型微振动光纤传感器。本发明正是针对这一关键技术进行展开的。

发明内容

本发明的目的在于解决目前尚无商用或专用的集成化干涉型微振动光纤传感器，提供集成化干涉型微振动光纤传感器及其标定装置和标定方法，是一种微小内窥式微振动测量装置及标定方法，可用于微深孔等狭小空间尺寸内微振动的快速检测技术，而且操作容易、便捷。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种集成化干涉型微振动光纤传感器，包括光纤准直器、超小光纤镜头、光纤干涉仪模块、指示激光器、宽带激光器、数据采集卡和计算机，所述光纤准直器、超小光纤镜头、指示激光器、宽带激光器分别通过光纤跳线连接光纤干涉仪模块，所述光纤干涉仪模块通过数据线连接数据采集卡和计算机。

所述光纤干涉仪模块包括参考臂接口、信号臂接口、指示激光接口、宽带激光接口、平衡探测器输出接口、宽带50/50熔融耦合器、WDM耦合器、环形器和平衡探测器；所述宽带50/50熔融耦合器一端分别通过光纤跳线连接所述参考臂接口和所述信号臂接口；所述WDM耦合器一端通过光纤跳线连接所述宽带50/50熔融耦合器，所述WDM耦合器另一端分别通过光纤跳线连接所述指示激光接口和所述平衡探测器；所述环形器一端通过光纤跳线连接所述宽带50/50熔融耦合器，所述环形器另一端分别通过光纤跳线连接所述宽带激光接口和所述平衡探测器；所述光纤准直器和所述超小光纤镜头分别通过光纤跳线连接所述参考臂接口和所述信号臂接口；所述指示激光器和所述宽带激光器分别通过光纤跳线连接所述指示激光接口和所述宽带激光接口；所述数据采集卡分别通过数据线连接所述平衡探测器输出接口和所述计算机；所述光纤准直器输出端镀反射膜。

所述超小光纤镜头由多模光纤镜头、空芯光纤隔片和单模光纤依次熔接而成。