一种光强式光纤振动传感装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及振动传感装置的技术领域，特别涉及一种适用于多点振动并行测 量的光强式光纤振动传感装置。
【背景技术】
[0002] 对振动的测量需要对结构的固有频率和振型进行测算和实测。在测量方法上有相 对式测量和绝对式测量。其中采用光学方式测量的多属于相对式测量，在测量过程中需要 有静止不动的基础;绝对式测量一般基于惯性质量一一弹簧振动系统。此外，在基于电子技 术扩展的测量中，测量系统会受选频网络影响和电磁干扰而受限。
[0003] 授权公告号：CN102374895B公开一种大动态光纤振动传感器，但其一路的探测需 要使用两根光纤和两个探测器，虽能高精度大范围探测振动信号，但仍然为干涉式传感装 置，对反射镜、弹性体、光纤绕制等的加工制作要求较高。
[0004] 授权公告号：CN101608944B公开一种光纤振动传感头及其制作方法，要求使用光 纤准直器与MEMS系统，但制作中需要严格准直调制，并且仍然需要使用两根光纤。
[0005] 授权公告号:CN101308042B公开光纤振动传感器，其也涉及两根以上光纤的使用， 并且还是基于干涉技术。
[0006] 光纤传感器是一种重要的新型传感器，由于体积小、组网方便、抗电磁干扰等优点 已经被应用于温度、压力、位移、速度、加速度、液面、流量、振动、水声、电流、磁场、电压、杂 质含量、液体浓度、核辐射等各种物理量、化学量的测量中。目前，已经研制出分光型、光栅 型、干涉型和光强调制型光纤传感器。现有的光纤振动测量传感器主要是采用FBG光纤光栅 与M-Z型干涉器件制作而成，通过结构设计，能达到目标信号的有效识别。但FBG光纤光栅制 作品质容易受激光脉冲能量、激光脉冲频率和曝光的时间的影响。而M-Z型干涉器工艺相对 复杂，加工精度高，成品传感器造价较高，不易于推广。
[0007] 光强调制型光纤传感器由于具有制作成本低、可以实现实时监控和远程测量等优 点而备受关注。光强调制型光纤传感器主要通过调制调制区内光纤径向参数，使接收端导 模光强发生变化从而解调识别目标信号。其工作原理如下:经入射光纤的光源输出的导模 光被送到调制区内，外界被测参数和送到调制区内的导模光相互作用，使得该区内导模条 件发生改变，导模与辐射模相耦合，导模减弱，辐射模增强;在接收端的导模光强将随被测 参数改变而被调制成为光强随导模强度变化的信号，该信号被送进光电探测器和解调器； 通过提取特征信号参数，最终转变为被测参数来完成测量过程。
[0008] 由于光强式光纤传感器在制作成本上比FBG光纤、M-Z型干涉器件更具有优势，并 且识别信号的系统容易获得，信号分析准确度较高。因此具有广阔的发展前景。 【实用新型内容】
[0009] 本实用新型的目的在于克服传统机械型、电子型振动传感器容易受工作环境参数 影响的不足，克服FBG、M_Z干涉型光纤振动传感器工艺复杂、造价高、不易推广的不足，提供 一种结构简单、携带方便、信号处理简单的光强式光纤振动传感装置。
[0010] 本实用新型的目的通过下述技术方案实现：
[0011] -种光强式光纤振动传感装置，包括多路振动测量通道2、多路信号输入输出模块 和信号控制与处理单元，每一路振动测量通道均包括光纤1、光源、光源调制模块、光电转换 模块、信号输出接口，
[0012] 所述光纤1包括第一端口 lb和第二端口 lc，所述第一端口 lb与所述光源连接，所述 光源与所述光源调制模块连接，所述光源调制模块控制所述光源输出导模光到所述第一端 口 lb;所述第二端口 lc与所述光电转换模块连接，所述光电转换模块与所述信号输出接口 连接，所述光电转换模块用于将光纤中包含规律性改变的光信号转换为电信号经所述信号 输出接口输出至多路信号输入输出模块；
[0013] 所述多路信号输入输出模块分别与所述光源调制模块和所述信号输出接口连接， 用于将振动测量通道接入所述信号控制与处理单元。
[0014] 进一步地，所述光纤1包含有光纤包层厚度较薄的调制区la，所述调制区la是弯曲 的，并在工作时与振动源靠近或接触。
[0015] 进一步地，所述多路振动测量通道2并行接入所述多路信号输入输出模块。
[0016] 进一步地，所述光强式光纤振动传感装置用于多点并行监测或用于不同振型数据 的拟合或/和判断。
[0017] 本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0018] 本实用新型提出的光强式光纤振动传感装置克服传统机械型、电子型振动传感器 容易受工作环境参数影响的不足，克服FBG、M_Z干涉型光纤振动传感器工艺复杂、造价高、 不易推广的不足，实现一路探测只需要一根光纤，具有结构简单、携带方便、信号处理简单 的优点。
【附图说明】
[0019] 图1是本实用新型公开的光强式光纤振动传感装置的组成结构框图；
[0020] 图1(a)是本实用新型公开的光强式光纤振动传感装置测量原理简图；
[0021 ]图2为单模光纤中导模与辐射模耦合原理图；
[0022]图3为单模光纤弯曲损耗原理图；
[0023] 1---光纤，la 调制区，lb---第一端口，lc 第二端口，2 多路振动测量通 道。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施 方式不限于此。
[0025] 实施例一
[0026] 本实施例公开了一种光强式光纤振动传感装置，包括多路振动测量通道2。每一通 道包括光纤1、光源、光源调制模块、光电转换模块、信号输出接口，每一路通道均可通过并 行接入多路信号输入输出模块，从而接入信号控制与处理单元。见图1所示。
[0027] 每一路振动测量通道只有一根光纤1，光纤1只有两端口，分别为第一端口 lb和第 二端口 2c，并且每根光纤包含有光纤包层厚度较薄的部分la(调制区），该包层厚度较薄的 调制区la被弯曲，并在工作时与振动源靠近或接触。光纤1通过光源调制模块控制光源输出 导模光到光纤第一端口 lb。当调制区la受振动源表面位置变化而发生弯曲曲率反复形变 时，通过光纤的导模光强将会由于调制区la段内导模光与辐射模光相应的反复耦合而发生 规律性的改变，该改变将通过光电转换模块转变为电信号经信号输出接口将光纤第二端口 2c接入多路信号输入输出模块。
[0028]进一步的，通过多路信号输入/输出模块，多路传感光纤可以与信号控制与处理单 元连接。如附图1(a)所示，每路光纤测量通道均有独立的光源、光源调制模块、光电转换模 块、信号输出接口。同时一路光纤可以与多路并行光纤通道通过多路信号输出模块与信号 控制与处理单元连接。
[0029] 更进一步的，该装置可以对多点振动数据测量，这些数据可以用于多点并行监测， 也可以用于不同振型数据的拟合或判断。
[0030] 本实施例公开的一种光强式光纤振动传感装置的工作原理如下：
[0031] 通过改变弯曲光纤调制段的传播模式，利用光纤导模光强随调制段包层厚度和弯 曲曲率变化而改变的特点，达到微弱振动位移测量目的的光纤传感技术。其工作原理如下： 光源入射光纤，满足传播模式的导模光被送到调制区内，外界微弱振动位移使弯曲的调制 区光纤曲率发生变化，使调制区内导模条件发生改变，导模与辐射模相耦合，导模光与辐射 模此消彼长；由于弯曲的调制区包层厚度较少，在此区域的微小曲率变化能使辐射模更容 易被耗散掉;在接收端的导模光强将随被测参数改变而被调制成为光强变化的信号，该信 号被送进光电探测器和解调器;通过提取特征信号参数，最终转变为被测参数。
[0032] 这里涉及光纤导模到辐射模的耦合损耗和光纤弯曲损耗的工作原理两部分，以下 分别说明：
[0033] -、单模光纤的导模--福射模親合原理如下：
[0034]如图2所示的光纤中，保留一层很薄的光纤