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一種用于液體介質的雙光纖光柵振動傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種用于液體介質的雙光纖光柵振動傳感器，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，并分別通過L型懸臂梁的一端與外殼連接，L型懸臂梁的另一端與質量塊連接，L型懸臂梁通過彈簧片固定在外殼上。本實用新型的具有溫度自補償的用于液體介質的雙光纖光柵振動加速度傳感器，不僅可自動消除外界溫度等環境因素變化的影響，還可提高光纖光柵加速度傳感器用于振動測量的檢測靈敏度和工作頻帶。
【專利說明】一種用于液體介質的雙光纖光柵振動傳感器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光纖傳感領域，具體涉及一種具有溫度自補償的雙光纖光柵振動加速度傳感器，鍍金密封及防水設計，適用于液體介質中高頻振動測量。
【背景技術】
[0002]對重大工程設備運行狀態參數進行實時監測、及時識別設備的故障類型并評估其使用性能和壽命，對可能出現的災害性故障提前預警，據此建立相應的安全預警機制，不僅可以提高設備運行的安全可靠性，還可以降低設備的運維成本。振動是設備運行狀態的重要表征參數，振動測量通常包括振動的位移、速度、加速度等動態參數，加速度反映了物體振動的本質特征，從加速度信號中可以提取相關的信息諸如頻率、位移等可用于評估設備的運行狀態，因此，振動監測在工程領域具有良好的應用前景。
[0003]針對一些特殊的應用領域，如航空航天、石油化工、橋梁大壩、電力系統等設備的安全監測，傳統的振動監測方法以電氣式測量法最為成熟，但其適用范圍有限，布線不便且易受電磁環境干擾，尤其不能應用于液體介質中振動的測量。
[0004]光纖光柵傳感器具有抗電磁干擾、高靈敏度、大動態范圍、尺寸小、易埋入、利用復用技術易實現單纖多點、組網測量等優點，為設備振動監測，尤其是液體介質中振動測量提供了新的途徑。

【發明內容】

[0005]本實用新型所要解決的技術問題是:為解決液體介質環境振動測量問題，而提供一種具有溫度自補償的用于液體介質的雙光纖光柵振動加速度傳感器。
[0006]本實用新型所米用的技術方案是:一種用于液體介質的雙光纖光柵振動傳感器，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，并分別通過L型懸臂梁的一端與外殼連接，L型懸臂梁的另一端與質量塊連接，L型懸臂梁通過彈簧片固定在外殼上。
[0007]如上所述的用于液體介質的雙光纖光柵振動傳感器，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應力。由此帶來的技術效果是:使光纖光柵在其軸線上始終受均勻應力的作用，避免其反射峰的展寬，以獲得較大的測量范圍。
[0008]如上所述的用于液體介質的雙光纖光柵振動傳感器，其特征在于，所述L型懸臂梁端面為矩形結構，其寬度遠大于厚度。由此帶來的技術效果是:具有較大的抗彎剛度，以減小橫軸串擾。
[0009]如上所述的用于液體介質的雙光纖光柵振動傳感器，其特征在于，所述彈簧片可提供一定的過載保護。由此帶來的技術效果是:避免傳感器因外界激勵過大超量程而致使器件損壞，同時可消除傳感器的橫軸串擾問題。
[0010]如上所述的用于液體介質的雙光纖光柵振動傳感器，其特征在于，所述雙光纖光柵振動傳感器采用兩支光纖光柵串連，組成雙光柵結構，測量一個維度上的振動。由此帶來的技術效果是:該結構不僅可實現溫度的自動補償，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的雙光纖光柵振動傳感器，其特征在于，所述雙光纖光柵振動傳感器采用金屬外殼封裝并鍍金處理，實現防水及密封。由此帶來的技術效果是:避免液體介質阻尼對雙光纖光柵振動傳感器傳感性能的影響。
[0012]本實用新型的有益效果是:具有溫度自補償的用于液體介質的雙光纖光柵振動加速度傳感器，不僅自動消除了外界溫度等環境因素變化的影響，還提高了光纖光柵加速度傳感器用于振動測量的檢測靈敏度和工作頻帶；鍍金密封及防水設計，適用于液體介質中高頻振動測量；光纖光柵的波分/空分混合復用，為三維振動加速度測量及組網測量打下了基礎。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型實施例的雙光纖光柵振動傳感器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]為了更好地理解本實用新型，下面結合實施例進一步闡明本實用新型的內容，但本實用新型的內容不僅僅局限于下面的實施例。本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣在本申請所列權利要求書限定范圍之內。
[0015]附圖中符號說明: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,本實用新型所米用的技術方案是:一種用于液體介質的雙光纖光柵振動傳感器，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，并分別通過L型懸臂梁6的一端與外殼I連接，L型懸臂梁6的另一端與質量塊5連接，L型懸臂梁6通過彈簧片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應力，使光纖光柵在其軸線上始終受均勻應力的作用，避免其反射峰的展寬，以獲得較大的測量范圍。
[0018]所述L型懸臂梁端面為矩形結構，其寬度遠大于厚度，具有較大的抗彎剛度，以減小橫軸串擾。
[0019]所述彈簧片可提供一定的過載保護，避免傳感器因外界激勵過大超量程而致使器件損壞，同時可消除傳感器的橫軸串擾問題。
[0020]所述雙光纖光柵振動傳感器采用兩支光纖光柵串連，組成雙光柵結構，測量一個維度上的振動，該結構不僅可實現溫度的自動補償，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傳感器組合成三軸結構，可實現三維振動加速度的測量。
[0022]所述雙光纖光柵振動傳感器采用金屬外殼封裝并鍍金處理，實現防水及密封，避免液體介質阻尼對雙光纖光柵振動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/空分混合復用技術組成光纖光柵傳感網絡，可最大限度利用解調系統每通道的承載能力，節約布線安裝成本以及系統成本。
[0024]本實用新型的技術原理是:光纖光柵加速度傳感器由質量-彈簧系統構成，進行振動測量時，將傳感器外殼I固定在待測物體上，外界振動使得傳感器外殼I和慣性質量塊5之間發生相對運動,通過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力的作用而 產生拉伸或壓縮，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換，其光纖光柵中心波長隨之發生漂移。通過檢測光纖光柵中心波長漂移量的大小和變化頻率即可實現對振動加速度的測量。
[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的上端完全對稱布置，即中心波長Is、溫度系數&和應變系數均相同，則當質量塊5向下振動時,第一光纖光柵2被拉伸,第二光纖光柵3被壓縮,其
波長變化量分別為:
【權利要求】
1.一種用于液體介質的雙光纖光柵振動傳感器，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，并分別通過L型懸臂梁的一端與外殼連接，L型懸臂梁的另一端與質量塊連接，L型懸臂梁通過彈簧片固定在外殼上。
2.根據權利要求1所述的用于液體介質的雙光纖光柵振動傳感器，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應力。
3.根據權利要求1所述的用于液體介質的雙光纖光柵振動傳感器，其特征在于，所述L型懸臂梁端面為矩形結構，其寬度遠大于厚度。
4.根據權利要求1所述的用于液體介質的雙光纖光柵振動傳感器，其特征在于，所述雙光纖光柵振動傳感器采用兩支光纖光柵串連，組成雙光柵結構，測量一個維度上的振動。
5.根據權利要求1所述的用于液體介質的雙光纖光柵振動傳感器，其特征在于，所述雙光纖光柵振動傳感器采用金屬外殼封裝并鍍金處理，實現防水及密封。
【文檔編號】G01H9/00GK203785779SQ201320887889
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】來文青, 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 申請人:國家電網公司, 國網內蒙古東部電力有限公司, 江蘇省電力公司, 國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司