光纤低频振动传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种光纤低频振动传感器，主要包括入射光纤、出射光纤、光纤环、立杆、滑动摆锤、光纤连接杆、减震片、光纤底托、阻尼翼和侧翼，立杆、限位块、减震片、光纤底托和光纤支架构成固定组件，出射光纤、光纤环、滑动摆锤和光纤连接杆构成活动组件，入射光纤、出射光纤、光纤连接头、光纤耦合器、入射光纤引出线和出射光纤引出线构成传输机构，阻尼翼和侧翼构成阻尼机构，传感器结构简单、灵敏度高、抗干扰强、传输距离远、低频响应好，动态范围大，传感器不受环境温度、湿度、清洁度影响，不会因潮气、灰尘、发霉等侵蚀影响传感器的正常使用，能很好适应某些特殊场合如高空烟囱摇晃、桥梁低频振动、山体滑坡前兆监测、地震前兆次声波等复杂环境条件下的长时间长寿命低频振动监测。
【专利说明】
光纤低频振动传感器
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种振动传感器，尤其涉及一种光纤振动传感器，属于光纤传感技术领域。
【背景技术】
[0002]光纤振动传感器由于其传输距离远，不受电磁环境干扰，已被广泛应用，其调制形式主要有强度调制型、光纤光栅型和干涉型，目前在光纤振动传感器方面已有较多专利技术，这些光纤传感器各有其优点，有的灵敏度很高，有的频率响应很好，有的技术含量很高，能很好适应常见振动的信号转换，这些光纤传感器的共同点是:(I)入射光纤到出射光纤之间大多有断裂，光信号不能连续传输，容易受环境温度、湿度和清洁度影响；(2)使用寿命有限，当光纤端面或光栅缝隙受到潮气、灰尘和发霉等侵蚀时，传感器的灵敏度和准确性会受到严重影响，有的甚至会失灵；(3)许多传感器没有阻尼装置，摆锤的自由振动容易干扰测量信号，所以，许多光纤振动传感器不能很好适应某些特殊场合如高空烟囱摇晃、桥梁低频振动、山体滑坡前兆监测、地震前兆次声波等复杂环境条件下的长时间长寿命监测。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种结构简单、能够在复杂环境条件下的长时间使用的光纤低频振动传感器。
[0004]本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的:光纤低频振动传感器包括入射光纤1、出射光纤2、光纤环3、立杆4、滑动摆锤5、第一光纤连接杆6、第二光纤连接杆
7、限位块8、减震片9、光纤底托10、光纤支架11、光纤连接头12、光纤耦合器13、入射光纤引出线14、传感器外壳15、侧耳16、螺丝孔17、阻尼翼18、侧翼19和出射光纤引出线20，立杆4、限位块8、减震片9、光纤底托10和光纤支架11构成固定组件，出射光纤2、光纤环3、滑动摆锤
5、第一光纤连接杆6和第二光纤连接杆7构成活动组件，入射光纤1、出射光纤2、光纤连接头12、光纤耦合器13、入射光纤引出线14和出射光纤引出线20构成传输机构，阻尼翼18和侧翼19构成阻尼机构；
[0005]传感器外壳15内设有入射光纤1、出射光纤2、光纤环3、立杆4、滑动摆锤5、第一光纤连接杆6、第二光纤连接杆7、限位块8、减震片9、光纤底托10、光纤支架11、阻尼翼18和侧翼19，第一光纤连接杆6的中心设有一个滑动摆锤5，滑动摆锤5的中心设置一个圆孔，第一光纤连接杆6的两侧设有阻尼翼18，每个阻尼翼18的两侧设置一个侧翼19，侧翼19与阻尼翼18构成一个扁H型，光纤底托10上设有入射光纤I和光纤环3，光纤环3由五个椭圆环组成，光纤底托10的中心设有一根立杆4，立杆4上设置一个限位块8、两个减震片9，两个减震片9分别位于滑动摆锤5的上下两侧，上方的减震片9固定在传感器外壳15上，下方的减震片9固定在限位块8的上方，立杆4穿过滑动摆锤5的中心圆孔，滑动摆锤5能够在立杆4上沿立杆4的轴线方向上下振动，第一光纤连接杆6的侧面设有五个小孔，光纤环3顶部的五根光纤分别穿过所述的小孔，光纤环3顶部的五根光纤通过第一光纤连接杆6互连，光纤环3左右两边的腰部分别设置一根第二光纤连接杆7,左边的第二光纤连接杆7上设置五个小孔，右边的第二光纤连接杆7上设置四个小孔，光纤环3腰部的光纤分别穿过所述的小孔，光纤环3腰部的光纤通过第二光纤连接杆7互连，第一光纤连接杆6上引出的出射光纤2不穿过右边的第二光纤连接杆7，出射光纤2经过光纤支架11后连接到光纤连接头12;
[0006] 主光路前进方向上依次为入射光纤引出线14、光纤连接头12、光纤耦合器13、光纤连接头12、入射光纤1、光纤环3、出射光纤2、光纤连接头12、光纤耦合器13、光纤连接头12、 出射光纤引出线20,光纤低频振动传感器的核心部件是光纤环3,当传感器感受到外界振动时，传感器固定组件整体随之振动，由于滑动摆锤5的惯性作用，滑动摆锤5相对于传感器外壳15沿立杆4的轴线方向上下振动，滑动摆锤5的振动通过第一光纤连接杆6的传递，光纤环 3整体被拉宽或被压扁，五个椭圆环的十个腰部弯曲处同时发生形变，外部激光源从入射光纤1进，到出射光纤2出，经过光纤环3的十个腰部弯曲处，光纤环3腰部处的整体光衰耗叠加增大或叠加减小。
[0007] 由于采用上述技术方案，本发明所具有的优点和积极效果是:传感器结构简单、灵敏度高、输出幅度大、抗干扰强、传输距离远、低频响应好，下限频率低、振膜动态范围大、阻尼效果好，能够很好适应某些特殊场合如高空烟囱摇晃、桥梁低频振动、山体滑坡前兆监测、地震前兆次声波等复杂环境条件下的长时间长寿命的低频振动信号监测。
【附图说明】
[0008] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明有如下3幅附图:
[0009] 图1是本发明光纤低频振动传感器结构图，
[0010] 图2是本发明光纤低频振动传感器光纤布局图，
[0011] 图3是本发明光纤低频振动传感器中光纤环和光纤连接杆结构图。
[0012] 在附图中所标各数字分别表示如下:
[〇〇13] 1.入射光纤，2.出射光纤，3.光纤环，4.立杆，5.滑动摆锤，6.第一光纤连接杆，7.第二光纤连接杆，8.限位块，9.减震片，10.光纤底托，11.光纤支架，12.光纤连接头，13.光纤耦合器，14.入射光纤引出线，15.传感器外壳，16.侧耳，17.螺丝孔，18.阻尼翼，19.侧翼，
20.出射光纤引出线。
【具体实施方式】
[0014] 1.根据图1和图2,光纤低频振动传感器包括入射光纤1、出射光纤2、光纤环3、立杆
4、滑动摆锤5、第一光纤连接杆6、第二光纤连接杆7、限位块8、减震片9、光纤底托10、光纤支架11、光纤连接头12、光纤耦合器13、入射光纤引出线14、传感器外壳15、侧耳16、螺丝孔17、 阻尼翼18、侧翼19和出射光纤引出线20,立杆4、限位块8、减震片9、光纤底托10和光纤支架 11构成固定组件，出射光纤2、光纤环3、滑动摆锤5、第一光纤连接杆6和第二光纤连接杆7构成活动组件，入射光纤1、出射光纤2、光纤连接头12、光纤耦合器13、入射光纤引出线14和出射光纤引出线20构成传输机构，阻尼翼18和侧翼19构成阻尼机构。
[0015] 2.传感器外壳15内设有入射光纤1、出射光纤2、光纤环3、立杆4、滑动摆锤5、第一光纤连接杆6、第二光纤连接杆7、限位块8、减震片9、光纤底托10、光纤支架11、阻尼翼18和侧翼19,第一光纤连接杆6的中心设有一个滑动摆锤5,滑动摆锤5的中心设置一个圆孔，第一光纤连接杆6的两侧设有阻尼翼18，每个阻尼翼18的两侧设置一个侧翼19，侧翼19与阻尼翼18构成一个扁H型，光纤底托10上设有入射光纤I和光纤环3，光纤环3由五个椭圆环组成，光纤底托10的中心设有一根立杆4，立杆4上设置一个限位块8、两个减震片9，两个减震片9分别位于滑动摆锤5的上下两侧，上方的减震片9固定在传感器外壳15上，下方的减震片9固定在限位块8的上方，立杆4穿过滑动摆锤5的中心圆孔，滑动摆锤5能够在立杆4上沿立杆4的轴线方向上下振动，第一光纤连接杆6的侧面设有五个小孔，光纤环3顶部的五根光纤分别穿过所述的小孔，光纤环3顶部的五根光纤通过第一光纤连接杆6互连，光纤环3左右两边的腰部分别设置一根第二光纤连接杆7，左边的第二光纤连接杆7上设置五个小孔，右边的第二光纤连接杆7上设置四个小孔，光纤环3腰部的光纤分别穿过所述的小孔，光纤环3腰部的光纤通过第二光纤连接杆7互连，第一光纤连接杆6上引出的出射光纤2不穿过右边的第二光纤连接杆7，出射光纤2经过光纤支架11后连接到光纤连接头12。
[0016]3.主光路前进方向上依次为入射光纤引出线14、光纤连接头12、光纤耦合器13、光纤连接头12、入射光纤1、光纤环3、出射光纤2、光纤连接头12、光纤耦合器13、光纤连接头12、出射光纤引出线20，光纤低频振动传感器的核心部件是光纤环3，当传感器感受到外界振动时，传感器固定组件整体随之振动，由于滑动摆锤5的惯性作用，滑动摆锤5相对于传感器外壳15沿立杆4的轴线方向上下振动，滑动摆锤5的振动通过第一光纤连接杆6的传递，光纤环3整体被拉宽或被压扁，五个椭圆环的十个腰部弯曲处同时发生形变，外部激光源从入射光纤I进，到出射光纤2出，经过光纤环3的十个腰部弯曲处，光纤环3腰部处的整体光衰耗叠加增大或叠加减小，所以灵敏度高，输出幅度大。
[0017]4.传感器所用的光纤为50μπι/125μπι多模光纤，光纤环3椭圆长轴长为40臟，短轴长为20mm，光纤从入射光纤I经光纤环3至出射光纤2之间没有断痕，所以传感器不受环境温度、湿度、清洁度影响，不会因潮气、灰尘、发霉等侵蚀而影响传感器的正常使用，第一光纤连接杆6和第二光纤连接杆7为轻质发泡塑料，直径分别为Imm和3mm，阻尼翼18和侧翼19为轻质铝材，滑动摆锤5为黄铜材料，质量为20g，立杆4为钢质材料，表面要求镜面抛光，使滑动摆锤5能在立杆4上面几乎无摩擦滑动，传感器的振动频率与滑动摆锤5、第一光纤连接杆
6、第二光纤连接杆7、阻尼翼18和侧翼19的质量以及光纤的弹性有关，光纤弹性确定后，振动频率主要由滑动摆锤5的质量决定，本传感器的频率响应范围为0.1Hz?1000Hz，阻尼翼18和侧翼19的作用是:当外界振动停止时，能防止滑动摆锤5长时间自由振动，阻尼翼18和侧翼19通过空气阻力使滑动摆锤5迅速停下，以减轻滑动摆锤5自由振动对测量信号的影响。
【主权项】
1.一种光纤低频振动传感器，包括入射光纤(1)、出射光纤(2)、光纤环(3)、立杆(4)、滑 动摆锤(5)、第一光纤连接杆(6)、第二光纤连接杆(7)、限位块(8)、减震片(9)、光纤底托 (10)、光纤支架(11)、光纤连接头(12)、光纤耦合器(13)、入射光纤引出线(14)、传感器外壳 (15)、侧耳(16)、螺丝孔(17)、阻尼翼(18)、侧翼(19)和出射光纤引出线(20)，立杆(4)、限位 块(8)、减震片(9)、光纤底托(10)和光纤支架(11)构成固定组件，出射光纤(2)、光纤环(3)、 滑动摆锤(5)、第一光纤连接杆(6)和第二光纤连接杆(7)构成活动组件，入射光纤(1)、出射 光纤(2)、光纤连接头(12)、光纤耦合器(13)、入射光纤引出线(14)和出射光纤引出线(20) 构成传输机构，阻尼翼(18)和侧翼(19)构成阻尼机构； 其特征在于:传感器外壳(15)内设有入射光纤(1)、出射光纤(2)、光纤环(3)、立杆(4)、 滑动摆锤(5)、第一光纤连接杆(6)、第二光纤连接杆(7)、限位块(8)、减震片(9)、光纤底托 (10)、光纤支架(11)、阻尼翼(18)和侧翼(19)，第一光纤连接杆(6)的中心设有一个滑动摆 锤(5)，滑动摆锤(5)的中心设置一个圆孔，第一光纤连接杆(6)的两侧设有阻尼翼(18)，每 个阻尼翼(18)的两侧设置一个侧翼(19)，侧翼(19)与阻尼翼(18)构成一个扁Η型，光纤底托 (10)上设有入射光纤(1)和光纤环(3)，光纤环(3)由五个椭圆环组成，光纤底托(10)的中心 设有一根立杆(4)，立杆(4)上设置一个限位块(8)、两个减震片(9)，两个减震片(9)分别位 于滑动摆锤(5)的上下两侧，上方的减震片(9)固定在传感器外壳(15)上，下方的减震片(9) 固定在限位块(8)的上方，立杆(4)穿过滑动摆锤(5)的中心圆孔，滑动摆锤(5)能够在立杆 (4)上沿立杆(4)的轴线方向上下振动，第一光纤连接杆(6)的侧面设有五个小孔，光纤环 (3)顶部的五根光纤分别穿过所述的小孔，光纤环(3)顶部的五根光纤通过第一光纤连接杆 (6)互连，光纤环(3)左右两边的腰部分别设置一根第二光纤连接杆(7)，左边的第二光纤连 接杆(7)上设置五个小孔，右边的第二光纤连接杆(7)上设置四个小孔，光纤环(3)腰部的光 纤分别穿过所述的小孔，光纤环(3)腰部的光纤通过第二光纤连接杆(7)互连，第一光纤连 接杆(6)上引出的出射光纤(2)不穿过右边的第二光纤连接杆(7)，出射光纤(2)经过光纤支 架(11)后连接到光纤连接头(12)。2.根据权利要求1所述的光纤低频振动传感器，其特征在于:主光路前进方向上依次为 入射光纤引出线(14)、光纤连接头(12)、光纤耦合器(13)、光纤连接头(12)、入射光纤(1)、 光纤环(3)、出射光纤(2)、光纤连接头(12)、光纤耦合器(13)、光纤连接头(12)、出射光纤引 出线(20)，光纤低频振动传感器的核心部件是光纤环(3)，所述传感器所用的光纤为50μπι/ 125μπι多模光纤，第一光纤连接杆(6)、第二光纤连接杆(7)、阻尼翼(18)和侧翼(19)为铝质 材料，滑动摆锤(5)为黄铜材料，立杆(4)为钢质材料，振动频率主要由滑动摆锤(5)的质量 决定，所述传感器的频率响应范围为0.1Hz?1000Hz。
【文档编号】G01H9/00GK205483248SQ201521143690
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年12月28日
【发明人】冯越
【申请人】盐城师范学院