[发明专利]用于船体加速监测的光纤光栅加速传感器及应用在审
| 申请号： | 201910520918.1 | 申请日： | 2019-06-17 |
| 公开（公告）号： | CN110108901A | 公开（公告）日： | 2019-08-09 |
| 发明（设计）人： | 王为;杨靖平;李玉亮;乔立波;刘传奇 | 申请（专利权）人： | 天津师范大学 |
| 主分类号： | G01P15/03 | 分类号： | G01P15/03 |
| 代理公司： | 天津市杰盈专利代理有限公司 12207 | 代理人： | 朱红星 |
| 地址： | 300387 *** | 国省代码： | 天津;12 |
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| 摘要： | 本发明涉及一种用于船体加速监测的光纤光栅加速传感器及应用，其主要由传感器外壳、传感器外壳盖、传感器敏感器件、对称双铰链结构等构成。使用环氧树脂粘合剂，将预拉光纤的两个光栅区域分别粘贴在左右两端的质量块之间，光纤由水密法兰连接到传输光缆，船体结构加速度值以光纤光栅的波长变化的形式在解调仪端显示。本发明利用水密法兰，一体成型铝合金结构外壳及外壳盖，提高了系统的水密性和稳定性，可用于恶劣的使用环境中。该传感器可以动态测量船体结构加速值，并消除温度对光纤光栅的影响，保证了传感器在海洋领域应用的可靠性和耐久性。 | ||
| 搜索关键词： | 光纤光栅 传感器外壳 加速传感器 船体结构 传感器 水密 船体 光纤 应用 传感器敏感器件 环氧树脂粘合剂 铝合金结构 双铰链结构 波长变化 传输光缆 动态测量 法兰连接 光栅区域 海洋领域 使用环境 一体成型 解调仪 水密性 外壳盖 质量块 监测 法兰 可用 预拉 粘贴 对称 保证 | ||
【主权项】：
1.一种用于船体加速监测的光纤光栅加速传感器，其特征在于它包括：传感器外壳（8）、传感器外壳盖（3）、加速传感器敏感器件、对称双铰链结构；其中传感器外壳（8）是由铝合金一次成型，传感器外壳的侧面设有水密法兰（2），传感器外壳盖（3）的四周设有密封凹槽，并在密封凹槽中嵌套安装密封条，传感器外壳盖设有外壳盖固定孔（7），通过固定螺丝与传感器外壳（8）进行密封；所述的加速传感器敏感器件由一根串联两个不同波长的第一光栅（5）和第二光栅（10）的预拉伸2nm的光纤（1）及温度补偿光栅（12）构成，光纤的两个光栅区域使用环氧树脂粘合剂分别粘贴在左质量块（4）与右质量块（6）的上端和下端之间，由水密法兰（2）连接到传输光缆；所述的对称双铰链结构，为差分对称铰链结构，由一整块铍青铜通过线切割加工制成的，是一个整体模型；其中包括基座（11）、基座固定孔（9）、柔性铰链（13）、质量块（4）；质量块（4）通过柔性铰链（13）与基座（11）连接，基座（11）直接连接到传感器外壳（3）；对称双铰链结构的使用可以大大增强传感器的灵敏度，提升传感器测量船体加速度的范围。
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- 李慧;冯丽爽;黄庭峰;张春熹 - 北京航空航天大学
- 2015-07-03 - 2018-12-28 - G01P15/03
- 本发明公开一种SiC基高温微光学加速度计设计方法，属于MOEMS技术领域。本发明通过腔长差设计形成了错位双FP腔结构，实现了交替变换的两路返回信号线性区域叠加的方式，提高了加速度计测量的量程；采用质量块表面镀高温增透膜的方式降低了噪声干扰，从而提高了测量精度；提出了SiC基微光学高温加速度计传感结构的微加工制作工艺，辅以耐高温的光纤与空心对准套管组合结构、耐高温封装设计，实现了加速度计敏感头的耐高温特性；通过SiC基回旋形悬臂梁‑质量块传感结构设计，形成了敏感头极佳的机械响应特性和位移灵敏度。本发明提高了加速度计抗高温等恶劣环境工作能力，同时在测量精度、动态测量范围及小型化等方面性能优异。
- 一种基于光纤光栅的低频加速度传感器-201610033424.7
- 戴玉堂;胡鹏飞;殷广林 - 武汉理工大学
- 2016-01-18 - 2018-12-28 - G01P15/03
- 本发明公开了一种基于光纤光栅的低频加速度传感器，包括底座，在底座上设有两组对称的弹性质量组件，所述弹性质量组件包括质量块、弯曲弹片，所述质量块安设在弯曲弹片的下方，所述弯曲弹片的一端与底座相连，另一端将质量块压装在底座上，在弯曲弹片的上方安设有光纤光栅，所述光纤光栅粘接在两个弯曲弹片上。本发明的弯曲弹片在振动时可以使光纤光栅两端产生方向相反的轴向应变，从而利用光纤光栅的轴向应变传感机理来实现加速度的测量,并且能使测量灵敏度实现倍增的效果。用光纤来传输传感信号，集测量、传输于一体,因而具有灵敏度高、强抗电磁干扰能力和能够远距离监测等优点。
- 一种光悬浮式微球的起支方法及装置-201610126624.7
- 胡慧珠;傅振海;葛晓佳;舒晓武;刘承 - 浙江大学
- 2016-03-07 - 2018-12-25 - G01P15/03
- 本发明公开了一种光悬浮式微球的起支方法及装置，可用于光阱加速度计微球的快速起支。本装置利用电磁碰撞的方法能够轻易获取微球脱离基片表面所需的巨大加速度，碰撞的可重复性强，可实现微球的快速脱离和悬浮。本装置利用单光束光阱与对接光纤的耦合光功率的变化量作为微球是否悬浮成功的有效判据。本发明的优点在于利用简单的电磁装置快速、可重复地实现微球的光悬浮，无需传统的显微成像结构和昂贵的压电振动器件，微球悬浮的可控性和重复性高。
- 一种微型差动式偏轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计-201811017225.2
- 刘彬;周晗;刘磊;单明广;钟志;张雅彬 - 哈尔滨工程大学
- 2018-09-01 - 2018-12-11 - G01P15/03
- 本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种微型差动式偏轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计，由加速度传感结构、第一传感器支撑结构、第一光纤尾纤、第一增透膜、第一在线型法拉第旋光器、第一光纤信号臂、光耦合器、第二光纤信号臂、第二在线型法拉第旋光器、第二光纤尾纤、第二增透膜、第二传感器支撑结构组成，所述加速度传感结构封装在第一传感器支撑结构和第二传感器支撑结构之间，第一光纤信号臂通过第一在线型法拉第旋光器与第一光纤尾纤相连接。本发明采用微机电加工工艺实现传感器探头结构和加速度传感结构的加工。由于光纤的固定通孔、质量块运动行程限位装置等均集成在传感器支撑结构上，有效提升传感器的集成化、小型化和稳定性。
- 一种微型同轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计-201811028744.9
- 刘彬;周晗;刘磊;单明广;钟志;张雅彬 - 哈尔滨工程大学
- 2018-09-01 - 2018-12-11 - G01P15/03
- 本发明属于纤传感技术领域，具体涉及一种微型同轴光纤迈克尔逊非本征型加速度计，由加速度传感结构、第一传感器支撑结构、在线型法拉第旋光器、光纤信号臂、光耦合器、光纤参考臂、法拉第旋光镜、第二传感器支撑结构组成，所述加速度传感结构封装在第一传感器支撑结构和第二传感器支撑结构之间，所述光纤信号臂的末端垂直插入第一传感器支撑结构中间的通孔中，所述在线型法拉第旋光器串在光纤信号臂上，所述法拉第旋光镜位于光纤参考臂的末端，光纤信号臂和光纤参考臂并联在一起后与光耦合器连接在一起。本发明在信号臂中插入在线型法拉第旋光器可以消除偏振衰落的影响，提高了测量结果的稳定性，消除探头的共模噪声，提高传感器的测量灵敏度。
- 一种基于横向力的高灵敏度高本征频率光纤光栅加速度计-201810369503.4
- 李阔 - 蚌埠学院
- 2018-04-14 - 2018-11-30 - G01P15/03
- 根据加速度计的原理，其灵敏度和本征频率是相互矛盾的：当加速度计的尺寸确定以后，如果通过使用更重的惯性元件提高灵敏度高，则本征频率降低；反之亦然。唯一可以同时提高灵敏度和本征频率的方法是：减小加速度计震动臂的长度。为了减小震动臂的长度(光纤光栅的两个固定端点的距离)，本发明一种基于横向力的高灵敏度高本征频率光纤光栅加速度计使惯性元件的主体在光纤光栅的下方，如附图所示。在减小震动臂长度的同时，该结构还可以保证惯性元件的尺寸(从而保证灵敏度)，并对其进行有效限位(有效超量程保护)。
- 一种用于加速度传感器的铜片梁-201820199977.4
- 杨亦飞;罗程;韩而松 - 上海光栅信息技术有限公司
- 2018-02-06 - 2018-11-06 - G01P15/03
- 本实用新型公开了一种用于加速度传感器的铜片梁，包括铜片，以及设置在铜片上的粘贴槽和围绕粘贴槽设置的若干镂空腔，粘贴槽两端分别通过梳线通道连通外部，并在粘贴槽上安装有若干档条，并在粘贴槽顶部外部活动连接有密封盖；本实用新型结构简单，使用方便；在测量加速度的震动空腔中直接通过安装固定孔固定铜片，操作简单方便，而在铜片上采用对称镂空腔，一方面能降低梁的硬度，铜片感受外部震动产生的效应更加灵敏，有效提高铜片灵敏度，同时在震动空腔中加入阻尼液体，阻尼液体在铜片的镂空腔中自由流动，可减缓铜片感受震动的速度，给外部收集传感数据的元件提供一共缓冲时间，是的测量数据更加精准。
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