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一種用于液體介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種用于液體介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)傳感器，其特征在于，包括：外殼、第一光纖光柵、第二光纖光柵、傳輸光纖、質(zhì)量塊、L型懸臂梁、彈簧片、支撐緊固件；所述第一光纖光柵和第二光纖光柵串聯(lián)，并分別通過(guò)L型懸臂梁的一端與外殼連接，L型懸臂梁的另一端與質(zhì)量塊連接，L型懸臂梁通過(guò)彈簧片固定在外殼上。本實(shí)用新型的具有溫度自補(bǔ)償?shù)挠糜谝后w介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)加速度傳感器，不僅可自動(dòng)消除外界溫度等環(huán)境因素變化的影響，還可提高光纖光柵加速度傳感器用于振動(dòng)測(cè)量的檢測(cè)靈敏度和工作頻帶。
【專利說(shuō)明】一種用于液體介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光纖傳感領(lǐng)域，具體涉及一種具有溫度自補(bǔ)償?shù)碾p光纖光柵振動(dòng)加速度傳感器，鍍金密封及防水設(shè)計(jì)，適用于液體介質(zhì)中高頻振動(dòng)測(cè)量。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)重大工程設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、及時(shí)識(shí)別設(shè)備的故障類型并評(píng)估其使用性能和壽命，對(duì)可能出現(xiàn)的災(zāi)害性故障提前預(yù)警，據(jù)此建立相應(yīng)的安全預(yù)警機(jī)制，不僅可以提高設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性，還可以降低設(shè)備的運(yùn)維成本。振動(dòng)是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的重要表征參數(shù)，振動(dòng)測(cè)量通常包括振動(dòng)的位移、速度、加速度等動(dòng)態(tài)參數(shù)，加速度反映了物體振動(dòng)的本質(zhì)特征，從加速度信號(hào)中可以提取相關(guān)的信息諸如頻率、位移等可用于評(píng)估設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，因此，振動(dòng)監(jiān)測(cè)在工程領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
[0003]針對(duì)一些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域，如航空航天、石油化工、橋梁大壩、電力系統(tǒng)等設(shè)備的安全監(jiān)測(cè)，傳統(tǒng)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)方法以電氣式測(cè)量法最為成熟，但其適用范圍有限，布線不便且易受電磁環(huán)境干擾，尤其不能應(yīng)用于液體介質(zhì)中振動(dòng)的測(cè)量。
[0004]光纖光柵傳感器具有抗電磁干擾、高靈敏度、大動(dòng)態(tài)范圍、尺寸小、易埋入、利用復(fù)用技術(shù)易實(shí)現(xiàn)單纖多點(diǎn)、組網(wǎng)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，為設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)，尤其是液體介質(zhì)中振動(dòng)測(cè)量提供了新的途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:為解決液體介質(zhì)環(huán)境振動(dòng)測(cè)量問(wèn)題，而提供一種具有溫度自補(bǔ)償?shù)挠糜谝后w介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)加速度傳感器。
[0006]本實(shí)用新型所米用的技術(shù)方案是:一種用于液體介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)傳感器，其特征在于，包括:外殼、第一光纖光柵、第二光纖光柵、傳輸光纖、質(zhì)量塊、L型懸臂梁、彈簧片、支撐緊固件；所述第一光纖光柵和第二光纖光柵串聯(lián)，并分別通過(guò)L型懸臂梁的一端與外殼連接，L型懸臂梁的另一端與質(zhì)量塊連接，L型懸臂梁通過(guò)彈簧片固定在外殼上。
[0007]如上所述的用于液體介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)傳感器，其特征在于，所述第一光纖光柵和第二光纖光柵連接在外殼和L型懸臂梁之間并施以預(yù)應(yīng)力。由此帶來(lái)的技術(shù)效果是:使光纖光柵在其軸線上始終受均勻應(yīng)力的作用，避免其反射峰的展寬，以獲得較大的測(cè)量范圍。
[0008]如上所述的用于液體介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)傳感器，其特征在于，所述L型懸臂梁端面為矩形結(jié)構(gòu)，其寬度遠(yuǎn)大于厚度。由此帶來(lái)的技術(shù)效果是:具有較大的抗彎剛度，以減小橫軸串?dāng)_。
[0009]如上所述的用于液體介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)傳感器，其特征在于，所述彈簧片可提供一定的過(guò)載保護(hù)。由此帶來(lái)的技術(shù)效果是:避免傳感器因外界激勵(lì)過(guò)大超量程而致使器件損壞，同時(shí)可消除傳感器的橫軸串?dāng)_問(wèn)題。
[0010]如上所述的用于液體介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)傳感器，其特征在于，所述雙光纖光柵振動(dòng)傳感器采用兩支光纖光柵串連，組成雙光柵結(jié)構(gòu)，測(cè)量一個(gè)維度上的振動(dòng)。由此帶來(lái)的技術(shù)效果是:該結(jié)構(gòu)不僅可實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)補(bǔ)償，而且還可以獲得比單光柵更高的靈敏度和工作頻段。
[0011]如上所述的用于液體介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)傳感器，其特征在于，所述雙光纖光柵振動(dòng)傳感器采用金屬外殼封裝并鍍金處理，實(shí)現(xiàn)防水及密封。由此帶來(lái)的技術(shù)效果是:避免液體介質(zhì)阻尼對(duì)雙光纖光柵振動(dòng)傳感器傳感性能的影響。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:具有溫度自補(bǔ)償?shù)挠糜谝后w介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)加速度傳感器，不僅自動(dòng)消除了外界溫度等環(huán)境因素變化的影響，還提高了光纖光柵加速度傳感器用于振動(dòng)測(cè)量的檢測(cè)靈敏度和工作頻帶；鍍金密封及防水設(shè)計(jì)，適用于液體介質(zhì)中高頻振動(dòng)測(cè)量；光纖光柵的波分/空分混合復(fù)用，為三維振動(dòng)加速度測(cè)量及組網(wǎng)測(cè)量打下了基礎(chǔ)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的雙光纖光柵振動(dòng)傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了更好地理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型的內(nèi)容，但本實(shí)用新型的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣在本申請(qǐng)所列權(quán)利要求書限定范圍之內(nèi)。
[0015]附圖中符號(hào)說(shuō)明:1_外殼、2-第一光纖光柵、3-第二光纖光柵、4-傳輸光纖、5-質(zhì)量塊、6-L型懸臂梁、7-彈簧片、8-支撐緊固件。
[0016]如圖1所不,本實(shí)用新型所米用的技術(shù)方案是:一種用于液體介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)傳感器，包括:外殼1、第一光纖光柵2、第二光纖光柵3、傳輸光纖4、質(zhì)量塊5、L型懸臂梁6、彈簧片7、支撐緊固件8等；所述第一光纖光柵2和第二光纖光柵3串聯(lián)，并分別通過(guò)L型懸臂梁6的一端與外殼I連接，L型懸臂梁6的另一端與質(zhì)量塊5連接，L型懸臂梁6通過(guò)彈簧片7固定在外殼I上。
[0017]所述第一光纖光柵和第二光纖光柵連接在外殼和L型懸臂梁之間并施以預(yù)應(yīng)力，使光纖光柵在其軸線上始終受均勻應(yīng)力的作用，避免其反射峰的展寬，以獲得較大的測(cè)量范圍。
[0018]所述L型懸臂梁端面為矩形結(jié)構(gòu)，其寬度遠(yuǎn)大于厚度，具有較大的抗彎剛度，以減小橫軸串?dāng)_。
[0019]所述彈簧片可提供一定的過(guò)載保護(hù)，避免傳感器因外界激勵(lì)過(guò)大超量程而致使器件損壞，同時(shí)可消除傳感器的橫軸串?dāng)_問(wèn)題。
[0020]所述雙光纖光柵振動(dòng)傳感器采用兩支光纖光柵串連，組成雙光柵結(jié)構(gòu)，測(cè)量一個(gè)維度上的振動(dòng)，該結(jié)構(gòu)不僅可實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)補(bǔ)償，而且還可以獲得比單光柵更高的靈敏度和工作頻段。
[0021]所述三組雙光纖光柵振動(dòng)傳感器組合成三軸結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)三維振動(dòng)加速度的測(cè)量。
[0022]所述雙光纖光柵振動(dòng)傳感器采用金屬外殼封裝并鍍金處理，實(shí)現(xiàn)防水及密封，避免液體介質(zhì)阻尼對(duì)雙光纖光柵振動(dòng)傳感器傳感性能的影響。
[0023]所述多支光纖光柵傳感器利用波分/空分混合復(fù)用技術(shù)組成光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)，可最大限度利用解調(diào)系統(tǒng)每通道的承載能力，節(jié)約布線安裝成本以及系統(tǒng)成本。
[0024]本實(shí)用新型的技術(shù)原理是:光纖光柵加速度傳感器由質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)構(gòu)成，進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量時(shí)，將傳感器外殼I固定在待測(cè)物體上，外界振動(dòng)使得傳感器外殼I和慣性質(zhì)量塊5之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),通過(guò)L型懸臂梁6作用在第一光纖光柵2和第二光纖光柵3上,使光纖光柵在其軸向受到應(yīng)力的作用而 產(chǎn)生拉伸或壓縮，第一光纖光柵2和第二光纖光柵3在拉伸和壓縮中交替轉(zhuǎn)換，其光纖光柵中心波長(zhǎng)隨之發(fā)生漂移。通過(guò)檢測(cè)光纖光柵中心波長(zhǎng)漂移量的大小和變化頻率即可實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)加速度的測(cè)量。
[0025]上述雙光纖光柵加速度傳感器，其特征在于，第一光纖光柵2和第二光纖光柵3為全同的光柵且沿L型懸臂梁6的上端完全對(duì)稱布置，即中心波長(zhǎng)Is、溫度系數(shù)&和應(yīng)變系數(shù)均相同，則當(dāng)質(zhì)量塊5向下振動(dòng)時(shí),第一光纖光柵2被拉伸,第二光纖光柵3被壓縮,其
波長(zhǎng)變化量分別為:
【權(quán)利要求】
1.一種用于液體介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)傳感器，其特征在于，包括:外殼、第一光纖光柵、第二光纖光柵、傳輸光纖、質(zhì)量塊、L型懸臂梁、彈簧片、支撐緊固件；所述第一光纖光柵和第二光纖光柵串聯(lián)，并分別通過(guò)L型懸臂梁的一端與外殼連接，L型懸臂梁的另一端與質(zhì)量塊連接，L型懸臂梁通過(guò)彈簧片固定在外殼上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于液體介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)傳感器，其特征在于，所述第一光纖光柵和第二光纖光柵連接在外殼和L型懸臂梁之間并施以預(yù)應(yīng)力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于液體介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)傳感器，其特征在于，所述L型懸臂梁端面為矩形結(jié)構(gòu)，其寬度遠(yuǎn)大于厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于液體介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)傳感器，其特征在于，所述雙光纖光柵振動(dòng)傳感器采用兩支光纖光柵串連，組成雙光柵結(jié)構(gòu)，測(cè)量一個(gè)維度上的振動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于液體介質(zhì)的雙光纖光柵振動(dòng)傳感器，其特征在于，所述雙光纖光柵振動(dòng)傳感器采用金屬外殼封裝并鍍金處理，實(shí)現(xiàn)防水及密封。
【文檔編號(hào)】G01H9/00GK203785779SQ201320887889
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】來(lái)文青, 聶德鑫, 陸旭, 鄧建鋼, 劉海波, 周建華, 皮本熙, 劉詣, 楊永輝, 張連星, 宋友, 張海龍, 詹浩, 吳義華, 盧文華 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司, 江蘇省電力公司, 國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司