温度自补偿型双光栅对称推挽式光纤光栅振动传感器

摘要

本发明公开了一种温度自补偿型双光栅对称推挽式光纤光栅振动传感器，目的是实现一种具有温度自补偿功能，灵敏度高和低频探测性能好的光纤光栅振动传感器。它由壳体、两个弹性体块、一个质量块、两根传感光纤Bragg光栅、两个连接座与两个支撑底座组成；质量块位于两个弹性体块之间，质量块两端面上分别粘贴有连接座，两连接座分别与两个弹性体块一端对接粘固，两弹性体块另一端再分别与两支撑底座对接粘固，从而组成对称推挽式结构，两根光纤上刻有光纤Bragg光栅的部位分别封装在两个弹性体块内；质量块、连接座、弹性体块、光纤光栅与支撑底座组成传感探头置于壳体内部。本发明可以消除温度漂移的影响，灵敏度高，低频探测性能好，可以很方便地扩展到三维。

主权项

一种温度自补偿型双光栅对称推挽式光纤光栅振动传感器，该振动传感器由壳体、两个弹性体块(3)、一个质量块(5)、两根光纤Bragg光栅(8、9)、两个连接座(6)与两个支撑底座(2)组成；质量块(5)位于两个对称的弹性体块(3)之间，质量块(5)两端面上分别粘贴有连接座(6)，两连接座(6)分别与两个弹性体块(3)一端对接粘固，两弹性体块(3)另一端再分别与两支撑底座(2)对接粘固，从而组成对称推挽式结构，其特征在于两根光纤Bragg光栅(8、9)分别封装在两个弹性体块(3)内，形成双光纤Bragg光栅传感；采用模块化装配结构，质量块(5)、连接座(6)、弹性体块(3)、光纤Bragg光栅与支撑底座(2)组成传感探头置于壳体内部；所述弹性体块(3)为圆柱体，采用弹性材料制作，一端插入连接座(6)的第二圆柱凹槽(62)并与第二圆柱凹槽(62)对接粘固，一端插入支撑底座(2)的第三圆柱凹槽(24)并与第三圆柱凹槽(24)对接粘固；两个弹性体块(3)和质量块(5)组成弹性系统，弹性体块(3)作为弹性系统部件，其弹性模量E、半径R、高H对传感器的灵敏度S和本征频率f0有直接影响，传感器的灵敏度和本征频率公式为： S = Δλ ( 0 ) a = 0.78 m Eπ R 2 λ 1 + λ 2 2 - - - ( 1 ) f 0 = 1 2 π 2 k m = 1 2 π 2 EπR 2 mH - - - ( 2 ) 式中m为质量块(5)和连接座(6)的总质量，λ1和λ2为两光纤Bragg光栅的波长，k是弹性系统的弹性系数，E、R、H根据公式(1)和(2)根据S和f0的要求进行优化设计得到。