專利名稱：光纖光柵二維振動傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及傳感器，特別涉及一種光纖光柵二維振動傳感器。
背景技術(shù)：
光纖光柵(以下簡稱FBG)傳感器與傳統(tǒng)的電類傳感器相比有很多優(yōu)點，如無源無電、抗電磁干擾、信號傳輸距離遠(yuǎn)、采用一根光纖可實現(xiàn)多點分布式測量等，因此，在傳感領(lǐng)域倍受關(guān)注。我國是山地大國，崩塌、落石災(zāi)害較為頻繁，對鐵路安全運輸構(gòu)成嚴(yán)重威脅，隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，鐵路沿線地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警技術(shù)愈發(fā)得到重視。鐵路沿線兩側(cè)的被動柔性防護(hù)網(wǎng)及防護(hù)柵欄，用來攔截滾石等異物入侵鐵路限界，通過在柔性防護(hù)網(wǎng)及防護(hù)柵欄上安裝光纖光柵振動傳感器，可以通過監(jiān)測其受異物沖擊的強(qiáng)度及沖擊前后的狀·態(tài)，來判斷防護(hù)網(wǎng)是否被損壞，異物是否已經(jīng)侵限，為鐵路安全運營提供保障。專利號為200410020833的中國專利“光纖束微振動光纖傳感器及其使用方法”，包含各種較為復(fù)雜的光信號處理裝置，傳感器受光源強(qiáng)度波動影響大，且不能串接復(fù)用，不具備光柵傳感器的一根光纖分布式測量的優(yōu)點。專利號200710177785. X的專利“一種光纖振動傳感器”，采用阻尼設(shè)備，可調(diào)節(jié)傳感器的固有頻率，可獲得較好的幅頻特性曲線，但此帶阻尼結(jié)構(gòu)的傳感器受溫度影響較大，且構(gòu)造較為復(fù)雜。專利號ZL200720021749. X的專利“三分量光纖光柵振動傳感器”，三個不同的橡膠塊分別粘貼有三個光柵，通過一錐形體固定與被測物體來測量三個方向上的振動。這種結(jié)構(gòu)，橡膠材料受溫度影響較大，且被測物體的各個方向上的振動不能很好的傳遞給傳感器，傳感器所測振動容易失真。專利號為201010181489. 9的中國專利“溫度自補(bǔ)償型的雙光柵對稱推挽式光纖光柵振動傳感器”具備溫度補(bǔ)償功能，但對兩個光柵進(jìn)行了預(yù)拉伸，光柵質(zhì)量性能減弱，不利于長期工作，且工作頻率范圍較低，應(yīng)用范圍受到限制。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種光纖光柵二維振動傳感器，各項特性指標(biāo)良好，可以在大型土木工程、柔性防護(hù)網(wǎng)、防護(hù)柵欄等的健康狀態(tài)監(jiān)測中得到應(yīng)用。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下本實用新型光纖光柵二維振動傳感器，其特征是它包括設(shè)置于盒體內(nèi)的鋼管，鋼管的兩端與盒體固定連接，鋼管的中部固定設(shè)置有質(zhì)量塊，在質(zhì)量塊兩側(cè)的鋼管表面上分別粘貼固定第一對光纖光柵、第二對光纖光柵，由相錯180度的一號光纖光柵、二號光纖光柵構(gòu)成的第一對光纖光柵位于豎直平面上，由相錯180度的三號光纖光柵、四號光纖光柵構(gòu)成的第二對光纖光柵位于水平面上，一號光纖光柵與二號光纖光柵串接，二號光纖光柵與三號光纖光柵，三號光纖光柵與四號光纖光柵串接，四號光纖光柵的另一端與引出盒體的尾纖連接。本實用新型的有益效果是，采用光柵的波長變化量差值來反映振動情況，靈敏度高，兩個光柵波長漂移方向相反，相減后靈敏度增加一倍，由溫度帶來的光柵波長同向漂移被減掉消除一號、二號光柵由垂直于紙面方向的振動帶來的應(yīng)變也是同向的，差值后可消除此影響。各項特性指標(biāo)良好，可以在大型土木工程、柔性防護(hù)網(wǎng)、防護(hù)柵欄等的健康狀態(tài)監(jiān)測中得到應(yīng)用。

本說明書包括如下一幅附圖圖I是本實用新型光纖光柵二維振動傳感器圖中示出零部件、部位名稱及所對應(yīng)的標(biāo)記盒蓋11、底座12、鋼管20、質(zhì)量塊21、一號光纖光柵31、二號光纖光柵32、三號光纖光柵33、四號光纖光柵34。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。參照圖1，本實用新型的光纖光柵二維振動傳感器，它包括設(shè)置于盒體內(nèi)的鋼管20，鋼管20的兩端與盒體固定連接，鋼管20的中部固定設(shè)置有質(zhì)量塊21，在質(zhì)量塊21兩側(cè)的鋼管20表面上分別粘貼固定第一對光纖光柵、第二對光纖光柵，由相錯180度的一號光纖光柵31、二號光纖光柵32構(gòu)成的第一對光纖光柵位于豎直平面上，由相錯180度的三號光纖光柵33、四號光纖光柵34構(gòu)成的第二對光纖光柵位于水平面上，一號光纖光柵31與二號光纖光柵32串接，二號光纖光柵32與三號光纖光柵33，三號光纖光柵33與四號光纖光柵34串接，四號光纖光柵34的另一端與引出盒體的尾纖連接。所述盒體通常由可拆卸連接的盒蓋11、底座12構(gòu)成，鋼管20焊接固定于底座12上。本實用新型的測量原理如下如圖I所示，外界給予傳感器一個沖擊時，質(zhì)量塊21自身產(chǎn)生加速度，給鋼管20一個作用力。鋼管20受向下或者向上方向力作用時，其上下邊線上一號光纖光柵31、二號光纖光柵32粘貼處上應(yīng)變較大，而側(cè)面邊線上三號光纖光柵33、四號光纖光柵34應(yīng)變遠(yuǎn)小于上下邊線處應(yīng)變。相反，當(dāng)力沿垂直于紙面的兩個方向作用時，側(cè)面邊線上光柵應(yīng)變遠(yuǎn)大于上下邊線上光柵應(yīng)變。采用光柵應(yīng)變的差值來反映振動情況，當(dāng)只有上下方向的沖擊時，一號光纖光柵31、二號光纖光柵32會產(chǎn)生反向且大小相等的應(yīng)變，而三號光纖光柵33、四號光纖光柵34應(yīng)變小,且應(yīng)變符號一致。Sax1為一號光柵波長變化量，δ λ 2為二號光柵波長變化量。取λ λ = Δ λ λ2, Δ λ的變化來反映上下方向的振動情況。另一方向的振動測量同理可得。本實用新型采用光柵的波長變化量差值來反映振動情況，具有以下優(yōu)點靈敏度高，兩個光柵波長漂移方向相反，相減后靈敏度增加一倍；溫度補(bǔ)償，由溫度帶來的光柵波長同向漂移被減掉消除；垂直于紙面方向的振動帶來的波長變化，一號光纖光柵31、二號光纖光柵32由垂直于紙面方向的振動帶來的應(yīng)變也是同向的，差值后可消除此影響。以上所述只是用圖解說明本實用新型光纖光柵二維振動傳感器的一些原理，并非是要將本實用新型局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物，均屬于本實用新型所申請的專利范圍。
權(quán)利要求1.光纖光柵二維振動傳感器，其特征是它包括設(shè)置于盒體內(nèi)的鋼管(20)，鋼管(20)的兩端與盒體固定連接，鋼管(20)的中部固定設(shè)置有質(zhì)量塊(21)，在質(zhì)量塊(21)兩側(cè)的鋼管(20)表面上分別粘貼固定第一對光纖光柵、第二對光纖光柵，由相錯180度的一號光纖光柵(31)、二號光纖光柵(32)構(gòu)成的第一對光纖光柵位于豎直平面上，由相錯180度的三號光纖光柵(33)、四號光纖光柵(34)構(gòu)成的第二對光纖光柵位于水平面上，一號光纖光柵(31)與二號光纖光柵(32)、二號光纖光柵(32)與三號光纖光柵(33)、三號光纖光柵(33)與四號光纖光柵(34)串接，四號光纖光柵(34)的另一端與引出盒體的尾纖連接。
2.如權(quán)利要求I所述光纖光柵二維振動傳感器其特征是所述盒體由可拆卸連接的盒蓋(11)、底座(12)構(gòu)成，鋼管(20)焊接固定于底座(12)上。
專利摘要光纖光柵二維振動傳感器，各項特性指標(biāo)良好，可以在大型土木工程、柔性防護(hù)網(wǎng)、防護(hù)柵欄等的健康狀態(tài)監(jiān)測中得到應(yīng)用。它包括設(shè)置于盒體內(nèi)的鋼管，鋼管的兩端與盒體固定連接，鋼管的中部固定設(shè)置有質(zhì)量塊，在質(zhì)量塊兩側(cè)的鋼管表面上分別粘貼固定第一對光纖光柵、第二對光纖光柵，由相錯180度的一號光纖光柵、二號光纖光柵構(gòu)成的第一對光纖光柵位于豎直平面上，由相錯180度的三號光纖光柵、四號光纖光柵構(gòu)成的第二對光纖光柵位于水平面上，一號光纖光柵與二號光纖光柵、二號光纖光柵與三號光纖光柵、三號光纖光柵與四號光纖光柵串接。
文檔編號G01H9/00GK202693118SQ20122036430
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者褚宇光, 王智猛, 李安洪, 魏永幸, 賴紫輝, 張東生, 戴玉堂 申請人:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司