一种超高精度加速度光纤光栅传感器的制作方法

本发明涉及光纤光栅传感器领域，尤其涉及一种超高精度加速度光纤光栅传感器。

背景技术：

1、光纤光栅自问世以来，已广泛应用于光纤传感领域。由于光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、抗腐蚀、电绝缘、高灵敏度和低成本以及和普通光纤的良好的兼容性等优点，所以越来越受人们的关注。由于光纤光栅的谐振波长对应力应变和温度的变化敏感，所以主要用于温度和应力应变的测量。

2、在现有的光纤光栅加速度中分辨精度最高只能达到1‰，无法在高精度要求的场所使用，为适用于高精度场所，研发了该款超高精度光纤光栅加速度传感器,其分辨精度可达0.1‰。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种超高精度加速度光纤光栅传感器，解决现有技术中存在的精度低的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种超高精度加速度光纤光栅传感器，包括应变光纤光栅和底座，所述底座的侧面连接有一个压线端子，所述底座的上方连接有波纹管安装座，所述波纹管安装座上设置有外筒、限位杆和波纹管，所述限位杆连接在所述波纹管安装座的中心孔内，所述波纹管套装在所述波纹管安装座上，所述波纹管安装座的顶端设置有质量块，所述质量块的中心孔内设置有上粘结端子，所述波纹管安装座的中心孔的底部设置有下粘结端子，所述应变光纤光栅连接在所述上粘结端子和下粘结端子上且位于所述限位杆的中心孔内；所述外筒连接在所述波纹管安装座的外周，所述外筒的顶端连接有上盖，所述外筒的侧面上部连接有另一个压线端子。

4、优选的，所述底座和所述波纹管安装座通过螺纹连接在一起，两个所述压线端子与所述底座、外筒的侧面均通过螺纹连接在一起，所述压线端子上套有保护套管，所述压线端子上固定外部引线。

5、优选的，所述上粘结端子上设置有调节用的调节螺母，所述应变光纤光栅的两端分别粘贴在上粘结端子、下粘结端子上。

6、优选的，所述质量块搭接在所述波纹管安装座，所述质量块的中心设置有中心通孔，所述限位杆的顶端伸入到所述质量块的中心通孔底部且不与所述质量块接触，所述上粘结端子通过所述调节螺母可调节的连接在所述质量块的中心通孔上部。

7、优选的，所述上粘结端子的外周面设置为螺纹面，所述调节螺母定位通过粘结或焊接在所述质量块的顶面上，且所述上粘结端子、调节螺母和质量块的中心通孔同轴布置，且所述上粘结端子的螺纹面与所述调节螺母相配合；所述下粘结端子通过螺纹连接在所述波纹管安装座的中心孔的底部。

8、优选的，所述上粘结端子移动时带动所述应变光纤光栅的波长预拉发生改变，应变光纤光栅的波长变化量不低于10nm。

9、优选的，当外界有加速度时，加速度先反馈给所述质量块，所述质量块在外界加速度的作用下开始震动，带动所述波纹管震动，同时拉伸和压缩所述应变光纤光栅，应变光纤光栅发生形变影响内部光的波长变化，从而反映外界加速度。

10、优选的，所述外筒的底端通过螺纹连接在所述波纹管安装座上，所述上盖通过螺纹连接在所述外筒的顶端。

11、优选的，所述外部引线为铠装光缆，所述保护套管采用pvc橡胶套管，所述压线端子、上盖、外筒、限位杆、波纹管安装座、底座、质量块、上粘结端子和下粘结端子均为金属件，该金属件采用304不锈钢。

12、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

13、本发明一种超高精度加速度光纤光栅传感器，包括底座、应变光纤光栅、压线端子、上盖、外筒、限位杆、底座、波纹管和波纹管安装座，使用时，首先通过其底座上的四个安装孔与被测物体连接，当外界有加速度时，加速度先反馈给所述质量块，所述质量块在外界加速度的作用下开始震动，从而带动所述波纹管震动，使安装在波纹管两端的上粘结端子和下粘结端子产生位移，遂拉伸和压缩所述应变光纤光栅，应变光纤光栅发生形变影响内部光的波长变化，从而反映外界加速度，准确的监测被测体的加速度情况；其中波纹管的震动和外界加速度呈线性关系，波纹管内部采用限位杆对波纹管及质量块限位，保证其不受除被测加速度的其他方向的影响，通过调节螺母对应变光纤光栅进行预拉，将其波长预拉到10nm以上，从而保证应变传感器的精度和量程。

14、本发明整体结构简单、安装方便快捷，通过应变光纤光栅压缩和拉伸反映外界加速度，该应变光纤光栅反应灵敏，精度高，解决了现有传感器精度低、测量不准确的问题，同时，通过上盖、外筒和底座形成封闭式壳体，克服了在潮湿空气中传感器内部凝结和电磁干扰的问题，大大延长了传感器的使用寿命，提高了传感器的可靠性。

技术特征：

1.一种超高精度加速度光纤光栅传感器，其特征在于：包括应变光纤光栅(8)和底座(13)，所述底座(13)的侧面连接有一个压线端子(2)，所述底座(13)的上方连接有波纹管安装座(11)，所述波纹管安装座(11)上设置有外筒(4)、限位杆(9)和波纹管(10)，所述限位杆(9)连接在所述波纹管安装座(11)的中心孔内，所述波纹管(10)套装在所述波纹管安装座(11)上，所述波纹管安装座(11)的顶端设置有质量块(7)，所述质量块(7)的中心孔内设置有上粘结端子(5)，所述波纹管安装座(11)的中心孔的底部设置有下粘结端子(12)，所述应变光纤光栅(8)连接在所述上粘结端子(5)和下粘结端子(12)上且位于所述限位杆(9)的中心孔内；

2.根据权利要求1所述的超高精度加速度光纤光栅传感器，其特征在于：所述底座(13)和所述波纹管安装座(11)通过螺纹连接在一起，两个所述压线端子(2)与所述底座(13)、外筒(4)的侧面均通过螺纹连接在一起，所述压线端子(2)上套有保护套管(1)，所述压线端子(2)上固定外部引线。

3.根据权利要求1所述的超高精度加速度光纤光栅传感器，其特征在于：所述上粘结端子(5)上设置有调节用的调节螺母(6)，所述应变光纤光栅(8)的两端分别粘贴在上粘结端子(5)、下粘结端子(12)上。

4.根据权利要求3所述的超高精度加速度光纤光栅传感器，其特征在于：所述质量块(7)搭接在所述波纹管安装座(11)，所述质量块(7)的中心设置有中心通孔，所述限位杆(9)的顶端伸入到所述质量块(7)的中心通孔底部且不与所述质量块(7)接触，所述上粘结端子(5)通过所述调节螺母(6)可调节的连接在所述质量块(7)的中心通孔上部。

5.根据权利要求4所述的超高精度加速度光纤光栅传感器，其特征在于：所述上粘结端子(5)的外周面设置为螺纹面，所述调节螺母(6)定位通过粘结或焊接在所述质量块(7)的顶面上，且所述上粘结端子(5)、调节螺母(6)和质量块(7)的中心通孔同轴布置，且所述上粘结端子(5)的螺纹面与所述调节螺母(6)相配合；所述下粘结端子(12)通过螺纹连接在所述波纹管安装座(11)的中心孔的底部。

6.根据权利要求5所述的超高精度加速度光纤光栅传感器，其特征在于：所述上粘结端子(5)移动时带动所述应变光纤光栅(8)的波长预拉发生改变，应变光纤光栅(8)的波长变化量不低于10nm。

7.根据权利要求5所述的超高精度加速度光纤光栅传感器，其特征在于：当外界有加速度时，加速度先反馈给所述质量块(7)，所述质量块(7)在外界加速度的作用下开始震动，带动所述波纹管(10)震动，同时拉伸和压缩所述应变光纤光栅(8)，应变光纤光栅(8)发生形变影响内部光的波长变化，从而反映外界加速度。

8.根据权利要求1所述的超高精度加速度光纤光栅传感器，其特征在于：所述外筒(4)的底端通过螺纹连接在所述波纹管安装座(11)上，所述上盖(3)通过螺纹连接在所述外筒(4)的顶端。

9.根据权利要求2所述的超高精度加速度光纤光栅传感器，其特征在于：所述外部引线为铠装光缆，所述保护套管(1)采用pvc橡胶套管，所述压线端子(2)、上盖(3)、外筒(4)、限位杆(9)、波纹管安装座(11)、底座(13)、质量块(7)、上粘结端子(5)和下粘结端子(12)均为金属件，该金属件采用304不锈钢。

技术总结
本发明公开了一种超高精度加速度光纤光栅传感器，涉及光纤光栅传感器领域，包括底座，底座的侧面连接有一个压线端子，底座的上方连接有波纹管安装座，波纹管安装座上设置有外筒、限位杆和波纹管，限位杆连接在波纹管安装座的中心孔内，波纹管套装在波纹管安装座上，波纹管安装座的顶端设置有质量块，质量块内设置有上粘结端子，波纹管安装座的中心孔的底部设置有下粘结端子，应变光纤光栅连接在上粘结端子和下粘结端子上；外筒连接在波纹管安装座上，外筒的顶端连接有上盖，外筒的侧面上部连接有另一个压线端子。本发明整体结构简单、安装方便快捷，通过应变光纤光栅压缩和拉伸反映外界加速度，该应变光纤光栅反应灵敏，精度高。

技术研发人员：刘亮,郭连军,史立洋,魏广庆,贾立翔,韩晓强,施斌
受保护的技术使用者：河北省地质矿产勘查开发局第八地质大队
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13