一种光纤光栅加速度传感器的制作方法

本申请涉及传感器，尤其是涉及一种光纤光栅加速度传感器。

背景技术：

1、对于一些环境复杂的大型地质结构，比如隧道和矿山等，需要定期进行振动监测，预先将用于测量振动参数的传感器埋设在地质结构内部，当地质结构中产生地震波时，地震波传递到传感器中，传感器即可测量振动参数，从而发现地质结构中潜伏的地震活动，达到预警和防灾的目的。再比如桥梁、建筑等土木结构等，振动是反映结构健康状况的一个重要参量，对它的监测是非常必要的。

2、对于振动检测，通常会采用光纤光栅加速度传感器，光纤光栅加速度传感器具有抗电磁干扰、防爆和耐高温等优点，可以适应于地质结构的复杂和恶劣环境，当埋设在地质结构内部的光纤光栅加速度传感器检测到振动信号时，光纤光栅的光参量会发生相应的变化，通过解调光参量的变化，即可获取大型结构工程振动的加速度。

3、相关技术中记载的光纤光栅加速度传感器，包括基座、光纤光栅、弹性件以及质量块，光纤光栅会直接粘贴在弹性件上来感应物体的振动频率，并通过光纤传输给专业检测设备以获取实时数据。但是，这种弹性件的表面产生应力变化时，光纤光栅很容易产生啁啾现象，灵敏度会相对降低，而且这样会导致光纤光栅不均匀应变，从而导致通过光纤光栅获取的数据不准确。

技术实现思路

1、为了改善由于光纤光栅产生啁啾现象而使灵敏度降低的问题，以提高获取数据的准确性，本申请提供一种光纤光栅加速度传感器。

2、本申请提供的一种光纤光栅加速度传感器采用如下的技术方案：

3、一种光纤光栅加速度传感器，包括光纤、光栅以及安装座，所述安装座的顶部连接有弹性件，所述弹性件上连接有质量块，所述安装座上开设有供所述光纤穿过的引入孔和引出孔，所述安装座上开设有分别与所述引入孔和所述引出孔连通的放置槽，所述光栅设置在至少其中一个所述放置槽内，所述光纤依次经过所述引入孔、所述质量块和所述引出孔。

4、通过采用上述技术方案，首先将光纤光栅加速度传感器固定在被测物体上，将光纤的引出端连接到设备上；当被测物体产生振动时，振动会依次经过安装框、安装座、弹性件传递给质量块，质量块振动带动光纤晃动，使得对应的光纤产生变化，并最终通过光纤传输给检测设备以获取实时数据。这样，本光纤光栅加速度传感器中，光栅不需要直接与弹性件接触，改善由于光纤光栅产生啁啾现象而使灵敏度降低的问题，提高了光纤光栅加速度传感器的灵敏度，进而提高了获取数据的准确性。

5、可选的，所述质量块的横截面呈半圆形，所述质量块的中心与所述弹性件中心重合，所述光纤缠绕在所述质量块的弧形周面上。

6、通过采用上述技术方案，这样，光纤利用质量块实现平稳过渡，能够减小振动过程中，质量块对光纤的磨损损伤，以延长光纤的使用寿命。

7、可选的，所述质量块上开设有两个对称的工艺孔，两个所述工艺孔沿所述质量块的径向设置，两个所述工艺孔均贯穿所述质量块。

8、通过采用上述技术方案，工艺孔能够改善质量块的应力分布情况，能够将振动稳定地传递给光纤，减小质量块自身对最终数据的影响。

9、可选的，所述质量块的周面上连接有振动锤头，所述振动锤头的中心与所述质量块的中心重合。

10、通过采用上述技术方案，振动锤头起到配重的作用，能够保证振动过程中更加平稳，使得光纤光栅能够获取更加均匀的应变，以提高获取数据的准确性。

11、可选的，所述振动锤头上开设有供所述光纤通过的通孔。

12、通过采用上述技术方案，能够对光纤进行限制，防止光纤从质量块上脱落。

13、可选的，所述光纤通过焊料固定在所述安装座上。

14、通过采用上述技术方案，焊料固定能够应对更加复杂的环境，比如：高温、严寒等，从而能够提高本光纤光栅加速度传感器的适应性。

15、可选的，所述安装座上成型有安装框，所述安装框外的所述光纤上套设有橡胶管。

16、通过采用上述技术方案，对外露在安装框外的光纤进行保护。

17、可选的，所述安装框的两侧均设置有用于对所述安装框内部进行封闭的端盖。

18、通过采用上述技术方案，对振动锤头、弹性件、质量块等进行保护，同时减小外部环境直接对振动检测的影响。

19、可选的，所述安装框的长度方向上开设有安装孔，所述安装孔内部加工有螺纹，所述安装孔贯穿所述安装框并延伸至所述安装座内部。

20、通过采用上述技术方案，利用固定件能够将本光纤光栅加速度传感器与被测物体进行固定。

21、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

22、1.本申请设置有安装座、光纤光栅、弹性件以及质量块，弹性件连接在安装座上，质量块连接在弹性件上，安装座上开设有引入孔、引出孔、第一放置槽以及第二放置槽，光纤从引入孔穿入，经过第一放置槽，套设在质量块上，并经过第二放置槽，最终从引出孔导出，光栅可以放置第一放置槽或者第二放置槽内，这样，光栅能够不需要直接与弹性件接触，改善由于光纤光栅产生啁啾现象而使灵敏度降低的问题，提高了光纤光栅加速度传感器的灵敏度，进而提高了获取数据的准确性；

23、2.本申请设置有振动锤头，振动锤头连接在质量块上，振动锤头起到配重的作用，能够保证振动过程中更加平稳，使得光纤光栅能够获取更加均匀的应变，以提高获取数据的准确性；

24、3.本申请中固定光纤光栅采用焊料加热固定的方式，相对于传统的胶固定，焊料固定能够应对更加复杂的环境，比如：高温、严寒等，从而能够提高本光纤光栅加速度传感器的适应性。

技术特征：

1.一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于：包括光纤(4)、光栅(7)以及安装座(101)，所述安装座(101)的顶部连接有弹性件(8)，所述弹性件(8)上连接有质量块(9)，所述安装座(101)上开设有供所述光纤(4)穿过的引入孔(2)和引出孔(5)，所述安装座(101)上开设有分别与所述引入孔(2)和所述引出孔(5)连通的放置槽，所述光栅(7)设置在至少其中一个所述放置槽内，所述光纤(4)依次经过所述引入孔(2)、所述质量块(9)和所述引出孔(5)。

2.根据权利要求1所述的光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述质量块(9)的横截面呈半圆形，所述质量块(9)的中心与所述弹性件(8)中心重合，所述光纤(4)缠绕在所述质量块(9)的弧形周面上。

3.根据权利要求2所述的光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述质量块(9)上开设有两个对称的工艺孔(11)，两个所述工艺孔(11)沿所述质量块(9)的径向设置，两个所述工艺孔(11)均贯穿所述质量块(9)。

4.根据权利要求2所述的光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述质量块(9)的周面上连接有振动锤头(10)，所述振动锤头(10)的中心与所述质量块(9)的中心重合。

5.根据权利要求4所述的光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述振动锤头(10)上开设有供所述光纤(4)通过的通孔(14)。

6.根据权利要求1所述的光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述光纤(4)通过焊料固定在所述安装座(101)上。

7.根据权利要求6所述的光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述安装座(101)上成型有安装框(102)，所述安装框(102)外的所述光纤(4)上套设有橡胶管(12)。

8.根据权利要求7所述的光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述安装框(102)的两侧均设置有用于对所述安装框(102)内部进行封闭的端盖(15)。

9.根据权利要求7所述的光纤光栅加速度传感器，其特征在于：所述安装框(102)的长度方向上开设有安装孔(13)，所述安装孔(13)内部加工有螺纹，所述安装孔(13)贯穿所述安装框(102)并延伸至所述安装座(101)内部。

技术总结
本申请涉及传感器技术领域，尤其是涉及一种光纤光栅加速度传感器，其包括光纤、光栅以及安装座，安装座的顶部连接有弹性件，弹性件上连接有质量块，安装座上开设有供光纤穿过的引入孔和引出孔，安装座上开设有分别与引入孔和引出孔连通的放置槽，光栅设置在至少其中一个放置槽内，光纤依次经过引入孔、质量块和引出孔。本申请具有改善由于光纤光栅产生啁啾现象而使灵敏度降低的问题，以提高获取数据的准确性的效果。

技术研发人员：师振江,葛薇,徐希君,高杰,李昂
受保护的技术使用者：北京通为科技有限公司
技术研发日：20230509
技术公布日：2024/1/14