向上 的振动，也可以用于测量任意的一个或者两个轴向上的振动。
[0025] 基座120被固定在外壳110中。
[0026] 基座120被加工成具有三个相互垂直的安装面131、132、133。例如，基座120由三 个长方体构成，这三个长方体例如在左端最齐。第一和第三长方体水平放置并且相互平行 且对准，它们之间的间距恰好在宽度方向上放置第二长方体。第二长方体被垂直放置。三 个相互垂直的安装面131、132、133例如分别选择第一长方体的顶面、第二长方体的底面、 和第三长方体的左侧面。
[0027] 基座120例如通过安装孔161U62等使用安装螺栓或者螺丝等或者其他方式被固 定在外壳110的底面上。
[0028] 三个振动测量元件141、142、143各自的一端被分别在X轴方向，Y轴方向和Z轴方 向上安装在三个相互垂直的安装面131、132和133上。例如，三个振动测量元件141、142、 143各自的悬臂梁的一端通过安装孔使用安装螺栓或者螺丝被分别固定在三个相互垂直的 安装面131、132和133上。三个振动测量元件141、142、143在三个相互垂直的安装面131、 132和133上被安装成相互之间在空间上也是相互垂直的。三个振动测量元件141、142、 143自身也分别平行于X轴方向，Y轴方向和Z轴方向。如上所述，振动测量元件141、142、 143各自的悬臂梁的一端被安装在三个相互垂直的安装面131、132和133上，而振动测量元 件141、142、143各自的悬臂梁的另一端悬空，起到质量块的作用，从而振动测量元件141、 142、143均形成悬臂梁结构，以下简称悬臂梁。
[0029] 三个振动测量元件141、142、143中的每个振动测量元件141、142和143测量一个 轴向的振动。振动测量兀件141、142、143分别测量X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的振动。 在这里，X轴方向、Y轴方向和Z轴方向不是固定限定的，只要三个方向在空间上保持相互垂 直。
[0030] 振动测量元件141、142、143各自的悬臂梁分别封装光纤光栅171、172、173。光纤 光栅171、172、173分别感测X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上的振动。
[0031] 振动测量元件141、142、143各自的悬臂梁均具有调节该光纤光栅振动传感器100 的灵敏度的两个凸台。该两个凸台的高度总是相同。该凸台的高度确定了灵敏度的放大倍 数。根据不同的灵敏度需求选取不同的高度值。该凸台在生产加工过程中，根据不同的灵 敏度需求而可以加工成具有不同的高度。光纤光栅171、172、173例如分别在X轴方向、Y 轴方向和Z轴方向上被粘贴在振动测量元件141、142、143的表面的凸台上。振动测量元件 141、142、143的表面上的凸台的结构将在下面结合附图2介绍。
[0032] 振动测量元件141、142、143各自所封装的光纤光栅171、172、173被串接在一 起。例如，该串接的光纤光栅通过引出光纤190与光纤光栅解调仪（图中未标出）相连，通 过外壳110的一个引出孔180进入外壳110,然后按照顺序分别被第一、第二和第三振动测 量兀件141、142、143各自所封装。该光纤光栅的末端通过外壳110的另一个引出孔180引 出，然后通过引出光纤190与光纤光栅解调仪（图中未标出）连接。该光纤光栅引出孔180 优选地设置在远离第二振动测量元件142,但是均与第一和第三振动测量元件141和143的 延长线相垂直的外壳110的一个侧面上。
[0033] 为了便于光纤光栅的安排和稳定，在一个实施例中，该光纤光栅分别在第一振动 测量元件141和第二振动测量元件142之间和/或在第二振动测量元件142和第三振动测 量元件143之间绕过导线柱151和152而前行。因为这两个导线柱151和152是选择性的， 所以可以只有一个导线柱，也可以同时有两个，也可以都没有。导线柱151和152分别固定 在第一和第三安装面131和133上并且分别与第一和第三安装面131和133垂直。第一和 第三安装面131和133上可以根据具体需要分别固定更多导线柱。
[0034] 当在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向上各自的轴向上分别有振动产生时，由于三个 振动测量元件141、142、143各自的悬臂梁的另一端起到质量块的作用，所以使三个振动测 量元件141、142、143各自的悬臂梁在振动方向上产生挠度变化。所述挠度变化分别引起光 纤光栅171、172、173各自的应变变化。这个应变变化被光纤光栅171、172、173感测到之后， 通过引出光纤190传递到光纤光栅解调仪（图中未标出）。光纤光栅解调仪（图中未标出)然 后解算而求出光纤光栅171、172、173各自的波长变化，从而间接地测量到X轴方向、Y轴方 向和Z轴方向的各自振动轴向的振动量。
[0035] 图2是本发明的光纤光栅振动传感器中的振动测量元件的结构图。图1所示的振 动测量元件形成悬臂梁200。
[0036] 悬臂梁200包括：第一凸台211、第二凸台212、悬臂梁弯曲中心层242和光纤光栅 206。光纤光栅206粘贴于悬臂梁200的第一凸台211和第二凸台212表面上。优选地，光 纤光栅206安置成在宽度方向上均分第一凸台211和第二凸台212表面。
[0037] 悬臂梁200通过第一凸台211中的两个悬臂梁安装孔231而固定在它所对应的安 装面(未示出）上。例如，在所述两个悬臂梁安装孔231中使用安装螺栓或者螺丝而把悬臂 梁200的第一凸台211的一端固定在安装面上。
[0038] 假设悬臂梁200的长度为L;悬臂梁200的厚度为h;悬臂梁200的宽度为b; 悬臂梁200的第一凸台211、第二凸台212的相同高度δ均为悬臂梁200的厚度h的N 倍：5二Nh，（其中N为大于零的数值）；悬臂梁200的等效末端质量块的质量为m。理论 上，该N值越大，光纤光栅振动传感器的灵敏度越高。不过，考虑到传感器尺寸的限制，该N 值的取值范围优选在1~3之间。由于第一和第二凸台211、212的高度增加了光纤光栅206 到悬臂梁弯曲中心层242的距离，所以本发明的光纤光栅振动传感器的灵敏度得到大幅提 商。
[0039] 图2所示的悬臂梁200的第二凸台212侧的一端没有固定在安装面上而保持悬 空，而起到质量块的作用。悬臂梁200在惯性力作用下产生弯曲，其弯曲的曲率半径为芦。 悬臂梁200的弯曲引起光纤光栅206上的应变表示为每。根据材料力学的知识，有如下的 等式：
其中： h为悬臂梁的厚度，单位：m; S为凸台的高度，单位：m; P为悬臂梁的曲率半径，单位：m; Μ为惯性力的力矩，单位：Nm; E为悬臂梁材料的杨氏模量，单位：Gpa; J为悬臂梁的惯性矩，单位雄米； L为悬臂梁长度，单位：m; F为悬臂梁受到的惯性力，单位：N;b为悬臂梁的宽度，单位：m; m为悬臂梁的末端等效质量，单位：g; a为外界振动的加速度，单位; N为凸台的高度除以悬臂梁的厚度的比值。
[0040] 其中，Μ:为惯性力的力矩，可以通过公式（3)计算，是由惯性力F乘以悬臂梁臂长 L的结果。
[0041] Ε:悬臂梁材料的杨氏模量，是由材料决定的，当悬臂梁材料选定后，Ε可查表得 到。
[0042] J:悬臂梁的惯性矩，通过公式（4)计算，当悬臂梁的宽度b，厚度h确定后，J就可 计算出来。
[0043] F:悬臂梁受到的惯性力，通过公式（5)计算，等效质量乘以加速度，这里的加速度 就是最终要测量的量。
[0044] m:悬臂梁的等效质量，当悬臂梁结构和材料确定后，等效质量也确定了，这是中间 量，不需要真正就算出来，只是在推导公式的过程中使用。
[0045] a:外界振动的加速度，是传感器要测量的量，即被测量。
[0046] 从公式（1)~（5)可以得出：悬臂梁200的弯曲所引起的光纤光栅206上的应变