高靈敏光纖型振動傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了高靈敏光纖型振動傳感器，包括機(jī)盒和均位于機(jī)盒內(nèi)的固定體、單模光纖、兩懸吊線、兩固接體、擺動錘和兩限位體；單模光纖自身一部分卷彎成圓環(huán)狀而相應(yīng)形成光纖環(huán)，固定體固定住光纖環(huán)，至少光纖環(huán)一部分受到自身材料形變應(yīng)力作用而不接觸機(jī)盒內(nèi)表面以至始終懸空而形成懸空光纖段；在懸空光纖段上固裝著兩固接體，兩懸吊線其各自一端分別固接一固接體，兩懸吊線其各自另一端共同固接擺動錘；僅當(dāng)機(jī)盒受到振動時，擺動錘方才往復(fù)擺動以通過兩懸吊線驅(qū)使懸空光纖段振動，光纖環(huán)穿過兩限位體各自設(shè)置的限位凹槽的部分在限位凹槽內(nèi)往復(fù)滑動，受振動的光纖環(huán)則被兩限位體各自設(shè)置有的限位凹槽與固定體約束以至被自身材料應(yīng)力作用而反復(fù)地彈性形變。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)更加合理、完善，進(jìn)一步提高感測振動的靈敏度。
【專利說明】高靈敏光纖型振動傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光纖傳感裝置，特別是高靈敏光纖型振動傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]光纖傳感技術(shù)是現(xiàn)代通信技術(shù)的產(chǎn)物，是隨著光纖及通信技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展起來的一門嶄新技術(shù)。光纖傳感器在許多方面有優(yōu)勢:比現(xiàn)行技術(shù)有更高的探測靈敏度、可以做成各種幾何形狀、可以探測各種物理量(聲音、磁場、溫度、旋轉(zhuǎn)等)，還可用于高溫、高電壓、電子噪聲、腐蝕或其它應(yīng)力環(huán)境，并具有光纖探測技術(shù)的固有特性。當(dāng)前，世界上光纖傳感領(lǐng)域的發(fā)展可分為兩大方向:原理性研究與應(yīng)用開發(fā)。隨著光纖技術(shù)的日趨成熟，對光纖傳感器實(shí)用化的開發(fā)成為整個領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)和關(guān)鍵。由于光纖傳感技術(shù)并未如光纖通信技術(shù)那樣迅速地獲得產(chǎn)業(yè)化，許多關(guān)鍵技術(shù)仍然停留在實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)階段，距商業(yè)化有一定的距離，因此光纖傳感技術(shù)的原理性研究仍處于相當(dāng)重要的位置。將光纖傳感技術(shù)應(yīng)用與安防，國外應(yīng)用研究發(fā)展較早，目前已達(dá)到工程實(shí)用階段的具有代表性的有三家企業(yè):OPTELLI OS, SENS0PTI CS, FFT公司。在世界范圍內(nèi)，由于對工民建和工業(yè)設(shè)施安全性和效益要求的不斷提高，對集成的安全檢測系統(tǒng)的需求逐步攀升，具備可連續(xù)、無間斷、長距離測量并與被測量介質(zhì)有極強(qiáng)的親和性的分布式光纖傳感系統(tǒng)正是為此而量身定做的。分布式光纖傳感系統(tǒng)通常有三種類型:拉曼型、布里淵型和FBG型。
[0003]目前，我國的光纖傳感器研究大多數(shù)集中于大專院校和科研單位，仍然未完成由實(shí)驗(yàn)室向產(chǎn)品化的過渡。其中，比較成熟的技術(shù)包括:清華大學(xué)光纖傳感中心與總后合作研制開發(fā)的光纖油罐液位與溫度測量系統(tǒng)，已經(jīng)安裝運(yùn)行數(shù)年；北京航空航天大學(xué)與總裝合作研制的光纖陀螺系統(tǒng)，目前指標(biāo)為0.2° Ar ;中國計量學(xué)院研制的分布式光纖傳感系統(tǒng)，已有有關(guān)產(chǎn)品報道；華中理工大學(xué)與廣東某公司聯(lián)合研制的強(qiáng)電壓、大電流傳感系統(tǒng)。此外，在廣東、深圳等地，還建立了許多光纖無源器件生產(chǎn)廠家。由于光纖傳感器未能跨越產(chǎn)品化的門檻，并未象光纖通信產(chǎn)業(yè)那樣成指數(shù)型增長，許多亟需的應(yīng)用于交通管理、警報裝置的光纖傳感器和大量光纖傳感器測試儀器依然依賴于進(jìn)口，亟待發(fā)展的空間非常廣闊。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有各種采用光纖感測振動的光纖傳感器雖然其感測振動的靈敏度較佳，但其結(jié)構(gòu)仍然不夠合理，感測振動的靈敏度仍然有待提高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種高靈敏光纖型振動傳感器，其結(jié)構(gòu)更加合理、完善，進(jìn)一步提聞感測振動的靈敏度。
[0006]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種高靈敏光纖型振動傳感器，包括機(jī)盒、光纖連接器和均位于機(jī)盒內(nèi)的固定體、單模光纖、第一懸吊線、第二懸吊線、第一固接體、第二固接體、擺動錘和第一限位體、第二限位體；在機(jī)盒盒壁上設(shè)置著穿透其壁體的安裝插孔，單模光纖其兩端頭分別與固裝于插孔上的光纖連接器固接，單模光纖自身一部分卷彎成圓環(huán)狀而相應(yīng)形成光纖環(huán)，光纖環(huán)自身相應(yīng)的一部分彎曲成連為一體但相交叉并相接觸或靠近的兩段光纖絲一第一段光纖絲和第二段光纖絲，固定體固裝在機(jī)盒內(nèi)并將第一段光纖絲與第二段光纖絲相對彼此交叉的部位固裝在一起，保持兩段光纖絲呈相交叉狀態(tài)而固定住光纖環(huán)，在機(jī)盒內(nèi)固裝著兩限位體一第一限位體和第二限位體，兩限位體均設(shè)置有限位凹槽，光纖環(huán)的部分分別穿過兩限位體各自設(shè)置有的限位凹槽且受自身材料形變應(yīng)力、重力作用和被限位凹槽阻擋而始終被約束在兩限位體各自設(shè)置的限位凹槽內(nèi)，至少光纖環(huán)一部分相應(yīng)受到自身材料形變應(yīng)力作用而不接觸機(jī)盒內(nèi)表面任何壁面以至在機(jī)盒內(nèi)始終懸空而形成懸空光纖段；在懸空光纖段上固裝著兩固接體一互不相接觸的第一固接體和第二固接體，兩懸吊線一第一懸吊線、第二懸吊線其各自一端分別固接第一固接體和第二固接體，兩懸吊線其各自另一端共同固接擺動錘，光纖環(huán)沿鉛垂線方向在水平面上投射出的環(huán)形投影圍繞兩懸吊線與擺動錘沿鉛垂線方向在水平面上各自投射出的投影，擺動錘通過兩懸吊線受光纖環(huán)自身材料應(yīng)力和重力共同作用而不接觸機(jī)盒內(nèi)表面任何壁面而相應(yīng)地被兩懸吊線懸吊起來在機(jī)盒內(nèi)懸空；僅當(dāng)機(jī)盒受到振動時，擺動錘方才相對機(jī)盒往復(fù)擺動以通過兩懸吊線驅(qū)使光纖環(huán)具有的懸空光纖段振動，光纖環(huán)穿過限位凹槽的部分相應(yīng)以與限位凹槽接觸的方式在限位凹槽內(nèi)往復(fù)滑動，受振動的光纖環(huán)則被兩限位體各自設(shè)置有的限位凹槽與固定體約束以至被自身材料應(yīng)力作用而反復(fù)地彈性形變。
[0007]本實(shí)用新型具有的擺動錘受到振動而導(dǎo)致光纖環(huán)形變時，即光纖受到縱向(軸向)機(jī)械應(yīng)力的作用時，光纖環(huán)的長度、芯徑以及纖芯折射率都將發(fā)生變化，因此，在單模光纖內(nèi)傳導(dǎo)的光線其光波頻率和波長等光學(xué)物理量也將相應(yīng)發(fā)生變化，發(fā)生變化的光學(xué)物理量則經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集和信號處理電路處理后，再通過利用頻域或時域變換技術(shù)輸出波形或頻譜分析，該波形或頻譜分析就能反映本實(shí)用新型所感測出的振動信號和振動信號強(qiáng)度。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)更加合理、完善，進(jìn)一步提高感測振動的靈敏度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0009]圖1為本實(shí)用新型總體的立體剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]一種高靈敏光纖型振動傳感器，如圖1所示，包括機(jī)盒12、光纖連接器I和均位于機(jī)盒12內(nèi)的固定體16、單模光纖2、第一懸吊線5、第二懸吊線11、第一固接體4、第二固接體14、擺動錘9和第一限位體6、第二限位體13 ;在機(jī)盒12盒壁上設(shè)置著穿透其壁體的安裝插孔，單模光纖2其兩端頭分別與固裝于插孔上的光纖連接器I固接，單模光纖2自身一部分卷彎成圓環(huán)狀而相應(yīng)形成光纖環(huán)10，光纖環(huán)10自身相應(yīng)的一部分彎曲成連為一體但相交叉并相接觸或靠近的兩段光纖絲一第一段光纖絲17和第二段光纖絲15，固定體16固裝在機(jī)盒12內(nèi)并將第一段光纖絲17與第二段光纖絲15相對彼此交叉的部位固裝在一起，保持兩段光纖絲呈相交叉狀態(tài)而固定住光纖環(huán)10，在機(jī)盒12內(nèi)固裝著兩限位體一第一限位體6和第二限位體13，兩限位體均設(shè)置有限位凹槽7，光纖環(huán)10的部分分別穿過兩限位體各自設(shè)置有的限位凹槽7且受自身材料形變應(yīng)力、重力作用和被限位凹槽7阻擋而始終被約束在兩限位體各自設(shè)置的限位凹槽7內(nèi)，至少光纖環(huán)10 —部分相應(yīng)受到自身材料形變應(yīng)力作用而不接觸機(jī)盒12內(nèi)表面任何壁面以至在機(jī)盒12內(nèi)始終懸空而形成懸空光纖段3 ；在懸空光纖段3上固裝著兩固接體一互不相接觸的第一固接體4和第二固接體14，兩懸吊線一第一懸吊線5、第二懸吊線11其各自一端分別固接第一固接體4和第二固接體14，兩懸吊線其各自另一端共同固接擺動錘9，光纖環(huán)10沿鉛垂線方向在水平面上投射出的環(huán)形投影圍繞兩懸吊線與擺動錘9沿鉛垂線方向在水平面上各自投射出的投影，擺動錘9通過兩懸吊線受光纖環(huán)10自身材料應(yīng)力和重力共同作用而不接觸機(jī)盒12內(nèi)表面任何壁面而相應(yīng)地被兩懸吊線懸吊起來在機(jī)盒12內(nèi)懸空；僅當(dāng)機(jī)盒12受到振動時,擺動錘9方才相對機(jī)盒12往復(fù)擺動以通過兩懸吊線驅(qū)使光纖環(huán)10具有的懸空光纖段3振動，光纖環(huán)10穿過限位凹槽7的部分相應(yīng)以與限位凹槽7接觸的方式在限位凹槽7內(nèi)往復(fù)滑動，受振動的光纖環(huán)10則被兩限位體各自設(shè)置有的限位凹槽7與固定體16約束以至被自身材料應(yīng)力作用而反復(fù)地彈性形變。
[0011]如圖1所示，還包括與擺動錘9互相對彼此不產(chǎn)生電場作用力或磁場作用力的隔擋柱8 ;所有隔擋柱8被固裝在機(jī)盒12內(nèi)圍繞擺動錘9環(huán)向均布，彼此互不接觸且不與靜止的擺動錘9相接觸，但同時又被與隔擋柱8不接觸的光纖環(huán)10環(huán)繞；當(dāng)擺動錘9在擺動時，任何兩隔擋柱8之間的距離以擺動錘9不能經(jīng)其之間的間隙通過為宜，以至擺動錘9被隔擋柱8限制在隔擋柱8所圍成的區(qū)域范圍內(nèi)擺動；兩懸吊線分別穿過隔擋柱8之間的間隙且在靜止時并不與任一隔擋柱8相接觸。
【權(quán)利要求】
1.一種高靈敏光纖型振動傳感器，其特征在于:包括機(jī)盒(12)、光纖連接器(I)和均位于機(jī)盒(12)內(nèi)的固定體(16)、單模光纖(2)、第一懸吊線(5)、第二懸吊線(11)、第一固接體(4)、第二固接體(14)、擺動錘(9)和第一限位體(6)、第二限位體(13);在機(jī)盒(12)盒壁上設(shè)置著穿透其壁體的安裝插孔，單模光纖(2)其兩端頭分別與固裝于插孔上的光纖連接器(I)固接，單模光纖(2)自身一部分卷彎成圓環(huán)狀而相應(yīng)形成光纖環(huán)(10)，光纖環(huán)(10)自身相應(yīng)的一部分彎曲成連為一體但相交叉并相接觸或靠近的兩段光纖絲一第一段光纖絲(17)和第二段光纖絲(15)，固定體(16)固裝在機(jī)盒(12)內(nèi)并將第一段光纖絲(17)與第二段光纖絲(15)相對彼此交叉的部位固裝在一起，保持兩段光纖絲呈相交叉狀態(tài)而固定住光纖環(huán)(10)，在機(jī)盒(12)內(nèi)固裝著兩限位體一第一限位體(6)和第二限位體(13)，兩限位體均設(shè)置有限位凹槽(7)，光纖環(huán)(10)的部分分別穿過兩限位體各自設(shè)置有的限位凹槽(7)且受自身材料形變應(yīng)力、重力作用和被限位凹槽(7)阻擋而始終被約束在兩限位體各自設(shè)置的限位凹槽(7)內(nèi)，至少光纖環(huán)(10) —部分相應(yīng)受到自身材料形變應(yīng)力作用而不接觸機(jī)盒(12)內(nèi)表面任何壁面以至在機(jī)盒(12)內(nèi)始終懸空而形成懸空光纖段(3);在懸空光纖段(3)上固裝著兩固接體一互不相接觸的第一固接體(4)和第二固接體(14)，兩懸吊線一第一懸吊線(5)、第二懸吊線(11)其各自一端分別固接第一固接體(4)和第二固接體(14)，兩懸吊線其各自另一端共同固接擺動錘(9)，光纖環(huán)(10)沿鉛垂線方向在水平面上投射出的環(huán)形投影圍繞兩懸吊線與擺動錘(9)沿鉛垂線方向在水平面上各自投射出的投影，擺動錘(9)通過兩懸吊線受光纖環(huán)(10)自身材料應(yīng)力和重力共同作用而不接觸機(jī)盒(12)內(nèi)表面任何壁面而相應(yīng)地被兩懸吊線懸吊起來在機(jī)盒(12)內(nèi)懸空；僅當(dāng)機(jī)盒(12)受到振動時，擺動錘(9)方才相對機(jī)盒(12)往復(fù)擺動以通過兩懸吊線驅(qū)使光纖環(huán)(10)具有的懸空光纖段(3)振動，光纖環(huán)(10)穿過限位凹槽(7)的部分相應(yīng)以與限位凹槽(7)接觸的方式在限位凹槽(7)內(nèi)往復(fù)滑動，受振動的光纖環(huán)(10)則被兩限位體各自設(shè)置有的限位凹槽(7)與固定體(16)約束以至被自身材料應(yīng)力作用而反復(fù)地彈性形變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏光纖型振動傳感器，其特征是:還包括與擺動錘(9)互相對彼此不產(chǎn)生電場作用力或磁場作用力的隔擋柱(8);所有隔擋柱(8)被固裝在機(jī)盒(12)內(nèi)圍繞擺動錘(9)環(huán)向均布，彼此互不接觸且不與靜止的擺動錘(9)相接觸，但同時又被與隔擋柱⑶不接觸的光纖環(huán)(10)環(huán)繞；當(dāng)擺動錘(9)在擺動時，任何兩隔擋柱⑶之間的距離以擺動錘(9)不能經(jīng)其之間的間隙通過為宜，以至擺動錘(9)被隔擋柱⑶限制在隔擋柱(8)所圍成的區(qū)域范圍內(nèi)擺動；兩懸吊線分別穿過隔擋柱(8)之間的間隙且在靜止時并不與任一隔擋柱(8)相接觸。
【文檔編號】G01H9/00GK203981265SQ201420295420
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】秦鵬, 楊輝, 侯建軍, 徐浦 申請人:新疆華訊科技開發(fā)有限公司