[发明专利]一种高灵敏度二维振动监测传感头

说明书

本发明涉及一种高灵敏度二维振动监测传感头，其主要由两个刻有Π相移光纤光栅DFB激光器、悬臂梁、质量块、固定支座组成。为了避免光纤光栅出现啁啾现象，悬臂梁采用圆锥形，截面为等腰三角形，悬臂梁的一端有固定约束。当振动传感器受到二维振动信号激励时，质量块在惯性力作用下引起悬臂梁自由端运动，当悬臂梁在质量块的带动下产生应变时，粘接在悬臂梁上面和侧面的光纤光栅将会被拉伸，光纤光栅的中心波长将会发生漂移引起DFB激光波长发生变化，因此，只要测量DFB激光器中心波长的漂移量，就可以检测到二维振动信号值。

技术领域

本发明涉及变压器振动监测技术领域，尤其是涉及一种高灵敏度二维振动监测传感头。

背景技术

光纤振动传感技术的应用范围十分广泛。在电力系统中主要应用包括电力系统中电参量的测量、电气设备的在线监测与现场测试等，比如变压器、发电机以及输电线等设备的运行状态进行监测。光纤振动传感技术也被广泛应用于大型结构和基础设施的监测中，通过光纤振动传感器可以实现对铁路、桥梁等有关公共安全的基础设施进行长时间、大范围的健康状态监测。在地质灾害监测方面光纤振动传感技术也有应用范围，在各种地质灾害如地震、山体滑坡、塌方以及危岩落石等现象发生时往往会有地面振动产生，通过传感技术对地质结构进行长时间的监测，可以做到对地质灾害的预防预报，减少其带来的损失。光纤振动传感技术也可用于周界安防方面，将传感器安装在军事基地、机场、电厂、油气站等重要领域周围，可以实现入侵报警、入侵对象定位追踪等功能。在管道安全监测方面，光纤振动传感技术可以用于对管道中泄漏以及入侵的监测。在医疗方面，有关于心脏跳动状况的监测、呼吸频率的监测等方面光纤传感技术也有相关的研究与应用。

然而，对于变压器振动监测这一领域的应用甚少，并且其他现有的用于这一领域的监测传感器件的性能较差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高灵敏度二维振动监测传感头。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高灵敏度二维振动监测传感头，包括悬臂梁、质量块、DFB激光器和固定支座，所述固定支座和所述质量块分别固定于所述悬臂梁的两端，所述DFB激光器内置于所述悬臂梁中。

进一步地，所述的DFB激光器采用刻有Π相移光纤光栅的DFB激光器。

进一步地，所述的DFB激光器的个数至少为2个。

进一步地，所述的悬臂梁采用圆锥体结构。

进一步地，所述的悬臂梁的截面形状为等腰三角形。

进一步地，所述的悬臂梁上还涂抹有用于粘结在被测对象的胶性物体。

进一步地，所述的DFB激光器通过插槽内置于所述悬臂梁中。

进一步地，所述的DFB激光器还经过所述固定支座与发射源之间通过光纤连接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明传感头将固定有DFB激光器的悬臂梁粘接在被测物体上，被测物体振动时引起悬臂梁的振动，悬臂梁振动发生形变引起DFB激光器发出的光波长产生变化，通过干涉仪将波长的变化转换为相位的变化，最终通过相位解调系统解调出波长信息，进而得到振动信号，抗电磁干扰，灵敏度高。

(2)本发明传感头悬臂梁采用圆锥形，截面为等腰三角形，悬臂梁的一端有固定约束。当振动传感器受到二维振动信号激励时，质量块在惯性力作用下引起悬臂梁自由端运动，当悬臂梁在质量块的带动下产生应变时，粘接在悬臂梁上面和侧面的光纤光栅将会被拉伸，光纤光栅的中心波长将会发生漂移引起DFB激光波长发生变化，因此，只要测量DFB激光器中心波长的漂移量，就可以检测到二维振动信号值。该传感头可以同时测量两个方向的振动，进而可以缩小传感头所占空间。

附图说明