具有温度补偿的光纤光栅二维振动传感器的制造方法

文档序号:8486220阅读:303来源:国知局
具有温度补偿的光纤光栅二维振动传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机械工业领域的高低频振动测试技术,尤其涉及一种具有温度补偿的 光纤光栅二维振动传感器。
【背景技术】
[0002] 在机械工业领域,振动是造成故障发生的主要表征之一,为此对振动的实时检测 以保证机械设备与其它工业设备健康稳定运行尤为重要。目前,常用的振动检测主要采用 电类振动传感器,但对于被测体的工作于恶劣,易受电磁干扰,不能准确测量,且对于一些 易燃易爆的恶劣工况也存在极大的安全隐患。
[0003] 而光纤光栅(FBG)具有体积小、抗电磁干扰、动态分布式测量和远距离信号传输 等优点,可应用于环境恶劣的工业环境振动测量。目前,许多基于光纤光栅设计的振动传感 器主流为单向振动的测量,大多存在灵敏度较低和可测频带范围不大等缺点,不适用于一 些机械工业领域的低幅值高频振动信号的检测。

【发明内容】

[0004] 本发明针对现有振动测试技术测量灵敏度低、可测频带范围不大的问题,提供一 种具有温度补偿的光纤光栅二维振动传感器,提高振动测量灵敏度,扩大测量频带范围。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种具有温度补偿的光纤光栅二维 振动传感器,包括上端盖,T型梁,下端盖,T型梁的横梁固定在上端盖、下端盖之间,上端盖 的顶端设置第一通孔和第二通孔,第一通孔和第二通孔中分别设置第一光纤固定套、第二 光纤固定套,T型梁的竖梁位于横梁与下端盖之间(竖梁与横梁相互垂直),竖梁的上端与 横梁固定连接,竖梁的下端设置有质量块,竖梁的2个相对侧面上对称设置第三光纤光栅 和第四光纤光栅;在横梁上、对应于第一通孔正下方的位置设置光纤引出槽,第一光纤光 栅一端的光纤通过第一光纤固定套引出上端盖,第一光纤光栅另一端的光纤通过所述光纤 引出槽引出并与第三光纤光栅的一端连接,第三光纤光栅的另一端与第四光纤光栅的一端 连接,第四光纤光栅的另一端与第二光纤光栅的一端连接,第二光纤光栅的另一端的光纤 通过第二光纤固定套引出上端盖。
[0006] 按上述技术方案,还包括预紧螺栓,第一光纤固定套通过预紧螺栓固定在第一通 孔中。
[0007] 按上述技术方案,所述预紧螺栓的中部开设通孔用于放置第一光纤固定套。
[0008] 按上述技术方案,所述光纤光栅为光纤布拉格光栅。
[0009] 按上述技术方案,所述T型梁的材质为金属。
[0010] 按上述技术方案,所述T型梁的材质具体为不锈钢或者铜合金。
[0011] 按上述技术方案,所述第一光纤光栅另一端的光纤通过粘胶固定在光纤引出槽 中,第二光纤光栅的另一端通过粘胶固定在第二光纤固定套中。
[0012] 按上述技术方案,所述第三光纤光栅和第四光纤光栅通过粘胶对称固定在竖梁的 2个相对侧面上。
[0013] 本发明的工作原理为:首先将该具有温度补偿的光纤光栅二维振动传感器安装在 被测体上,当被测体发生振动时,T型梁中的横梁在沿竖梁方向振动的质量块的惯性力的作 用下,横梁中间与第一光纤光栅相连的位置,发生相应的形变,该形变与沿竖梁方向加速度 成正比,为此第一光纤光栅的中心波长发生对应的漂移,而悬置的第二光纤光栅只受被测 体的环境温度的影响,为此结合第二光纤光栅,可消除第一光纤光栅受温度的影响,进而测 得被测体在竖梁方向上的振动加速度;对于竖梁在质量块沿横梁方向的惯性力作用下,固 定在竖梁两侧表面的第三光纤光栅和第四光纤光栅的中心波长发生偏移,并与沿横梁方向 的振动加速度成正比,通过第三光纤光栅和第四光纤光栅的波长进行差分处理消除温度和 竖梁方向振动的影响,即可获得被测体沿横梁方向的振动加速度。
[0014] 本发明产生的有益效果是:本发明通过沿竖梁方向设置的第一光纤光栅,连线沿 横梁方向的第三光纤光栅和第四光纤光栅,能够实时测量相互垂直的两个方向的振动加速 度参量,本发明通过悬置拉压的第一光纤光栅以及采用T型梁作为弹性体实现振动测量, 有效地提高了传感器的谐振频率与灵敏度。同时通过调整预紧螺钉改变第一光纤光栅的预 紧力,可增大沿竖梁方向的振动测量范围。本发明装置通过光纤传输光信号,具有更强的抗 电磁干扰能力,并且通过将多个本发明的具有温度补偿的光纤光栅二维振动传感器串联起 来,能够实现多参数分布式的振动动态测量。
【附图说明】
[0015] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
[0016] 图1是本发明的原理图;
[0017] 图2是本发明实施例具有温度补偿的光纤光栅二维振动传感器的剖面结构图;
[0018] 图3是图2中的T型梁的剖面放大图;
[0019] 图4是图2中的T型梁的俯视图;
[0020] 图5是图2中的预紧力施加装置的放大结构图; 图6是T型梁的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对 本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不 用于限定本发明。
[0022] 本发明实施例中,提供一种具有温度补偿的光纤光栅二维振动传感器,包括上端 盖,T型梁,下端盖,T型梁的横梁固定在上端盖、下端盖之间,上端盖的顶端设置第一通孔 和第二通孔,第一通孔和第二通孔中分别设置第一光纤固定套、第二光纤固定套,T型梁的 竖梁位于横梁与下端盖之间,竖梁的上端与横梁固定连接,竖梁的下端设置有质量块,竖梁 的2个相对侧面上对称设置第三光纤光栅和第四光纤光栅;在横梁上、对应于第一通孔正 下方的位置设置光纤引出槽,第一光纤光栅一端的光纤通过第一光纤固定套引出上端盖, 第一光纤光栅另一端的光纤通过所述光纤引出槽引出并与第三光纤光栅的一端连接,第 三光纤光栅的另一端与第四光纤光栅的一端连接,第四光纤光栅的另一端与第二光纤光栅 的一端连接,第二光纤光栅的另一端的光纤通过第二光纤固定套引出上端盖。
[0023] 进一步地,还包括预紧螺栓,第一光纤固定套通过预紧螺栓固定在第一通孔中。通 过调整预紧螺栓可以改变第一光纤光栅的预紧力,进而调整沿竖梁方向的振动测量范围, 以及动态特性。
[0024] 进一步地,预紧螺栓的中部开设通孔用于放置第一光纤固定套。使第一光纤固定 套位于预紧螺栓的中心部位,使第一光纤光栅的周向受力均匀。
[0025] 进一步
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