本實(shí)用新型涉及光纖檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種帶有橫向限振結(jié)構(gòu)的光纖檢波器。

背景技術(shù)：

天然地震監(jiān)測需要高靈敏度、高精度的低頻地震監(jiān)測手段，光纖地震檢波器屬于新一代地震檢波器；礦產(chǎn)資源勘察需要配備高性能檢波器。應(yīng)用光纖干涉技術(shù)進(jìn)行振動(dòng)測量是一種高靈敏度、高精度、動(dòng)態(tài)范圍大、抗電磁干擾、體積小的測量方式，許多國家和地區(qū)也將其列為重點(diǎn)研發(fā)技術(shù)之一。張文濤等人(推挽式檢波器，專利號：201110194952.8)提出了一種推挽式結(jié)構(gòu)的檢波器，采用膜片方式作為彈性元件，膜片和光纖之間無法直接耦合，必須加入第三種膠合劑，降低了檢波器的靈敏度以及使用年限。趙曰峰等人(一種邁克爾遜光纖干涉儀用的敏感元件，專利號：201320571206.0)提出了可用于邁克爾遜干涉儀測量震動(dòng)的順變柱體敏感元件，但未加入橫向限振結(jié)構(gòu)，使其振動(dòng)測量的橫向效應(yīng)無法去除。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種應(yīng)用光纖干涉原理對振動(dòng)信號采集，具有體積小、靈敏度高、精度高、動(dòng)態(tài)范圍大、抗電磁干擾、橫向限振的優(yōu)勢的光纖檢波器。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

一種帶有橫向限振結(jié)構(gòu)的光纖檢波器，包括安裝座、輸入光纖、輸出光纖和傳感臂，所述安裝座內(nèi)設(shè)有安裝腔，所述傳感臂貼緊安裝在安裝腔內(nèi)，所述傳感臂設(shè)有質(zhì)量塊，所述質(zhì)量塊的上下兩端均設(shè)置有彈性柱，所述質(zhì)量塊中部套裝有橫向限振片，所述安裝座內(nèi)安裝有耦合器，所述耦合器包括第一耦合器和第二耦合器，所述輸入光纖連接第一耦合器，并輸出一對纏繞光纖，所述一對纏繞光纖分別纏繞在彈性柱上且均與第二耦合器連接，所述第二耦合器輸出端連接輸出光纖。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述質(zhì)量塊呈圓柱狀，所述質(zhì)量塊包括第一質(zhì)量塊和第二質(zhì)量塊，所述第一質(zhì)量塊通過一連接塊安裝在第二質(zhì)量塊上。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述橫向限振片套裝在連接塊上，且通過螺釘固定在安裝座上。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，其特征在于：所述橫向限振片為銅片，厚度為0.01～0.2mm。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述第一耦合器采用1×2耦合器，所述第二耦合器采用3×3耦合器。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述彈性柱采用硅橡膠制成。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述輸入光纖和輸出光纖均采用單模光纖。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述纏繞光纖采用G657單模光纖。

本實(shí)用新型的有益效果有：

本實(shí)用新型提供了一種帶有橫向限振結(jié)構(gòu)的光纖檢波器，本實(shí)用新型利用光纖干涉原理對振動(dòng)信號采集，具有體積小、靈敏度高、精度高、動(dòng)態(tài)范圍大、抗電磁干擾、橫向限振的優(yōu)勢，可用于天然地震監(jiān)測，人工地震檢測，聲波探測等領(lǐng)域。與現(xiàn)有檢波器比較，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)勢：

一、檢測精度高、監(jiān)測靈敏度高、抗電磁干擾；

二、帶有橫向限振片，具有較高的橫向限振能力；

三、多個(gè)探頭可以采用并聯(lián)構(gòu)成三分量高精度振動(dòng)波測量；

四、自制檢波器，具有體積小、成本低、抗腐蝕、一致性好的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，其中：

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中橫向限振片的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1和圖2，本實(shí)用新型的一種帶有橫向限振結(jié)構(gòu)的光纖檢波器，包括安裝座1、輸入光纖2、輸出光纖3和傳感臂4，所述安裝座1內(nèi)設(shè)有安裝腔，所述傳感臂4貼緊安裝在安裝腔內(nèi)，所述傳感臂4設(shè)有質(zhì)量塊41，所述質(zhì)量塊41呈圓柱狀，所述質(zhì)量塊41包括第一質(zhì)量塊411和第二質(zhì)量塊412，所述第一質(zhì)量塊411通過一連接塊413安裝在第二質(zhì)量塊412上。所述質(zhì)量塊41的上下兩端均設(shè)置有彈性柱42，彈性柱42采用硅橡膠制成，增加彈性，使得檢波器在測量時(shí)能提高振動(dòng)環(huán)境中的測量精度。彈性柱42兩端分別與安裝座1以及質(zhì)量塊41緊密連接；所述質(zhì)量塊41中部套裝有橫向限振片43，所述橫向限振片43套裝在連接塊413上，且通過螺釘固定在安裝座1上，橫向限振片起著彈簧阻尼作用，所述橫向限振片43為銅片或者碳纖維片，厚度為0.01-0.2mm，利用這樣小厚度的橫向限振片43可以增加靈敏度，使檢波器的檢測精度增加。由此整個(gè)裝置構(gòu)成了一個(gè)彈簧-質(zhì)量-阻尼結(jié)構(gòu)的感應(yīng)器。

其中，所述安裝座1內(nèi)安裝有耦合器5，所述耦合器5包括第一耦合器51和第二耦合器52，所述輸入光纖2連接第一耦合器51，并輸出一對纏繞光纖6，一對纏繞光纖6分別纏繞彈性柱42后均連接第二耦合器52，所述第二耦合器52輸出端連接輸出光纖3。由于所述輸入光纖2和輸出光纖3均采用單模光纖，所以纏繞光纖6亦采用單模光纖，且使用G657型號，這樣可以使檢波器的尺寸做成小型化。進(jìn)一步，所述第一耦合器51采用規(guī)格為1×2耦合器或2×2耦合器，所述第二耦合器52采用3×3耦合器，第二耦合器52采用3×3耦合器是為了利用其2π/3相位差的特性更容易得到正交波，使得檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確。

在本實(shí)施例中采用一束相干光被1×2耦合器分成兩束，經(jīng)過1×2耦合器相連接的上下兩根纏繞光纖6，兩根纏繞光纖6分別纏繞在兩組彈性柱42上并與彈性柱42耦合成為傳感臂4，彈性柱42兩端分別與安裝座1以及質(zhì)量塊41緊密連接，安裝座1與被測物緊固后，被測物振動(dòng)，引起質(zhì)量塊41在慣性作用下振動(dòng)，同時(shí)橫向限振片43限制了質(zhì)量塊41與傳感臂4的橫向響應(yīng)，兩組傳感臂4分別被拉、壓引起光纖中光程的變化，將兩路光在3×3耦合器中合成干涉光，干涉光攜帶振動(dòng)信息輸出，得到兩路具有相位差為2π/3的干涉信號且這兩路干涉信號中攜帶了振動(dòng)信息，

其中3×3耦合器輸出的干涉信號由上下兩組纏繞光纖6輸出時(shí)的信號形式分別為：I₃₁＝I₂+I₂sin(Δα-2π/3)，I₃₂＝I₂+I₂sin(Δα+2π/3)，其中Δα＝k(l₆₁-l₆₂)為上、下兩組纏繞光纖6的光纖長度引起的光程差變化，I₂為輸入光纖2的信號，I₃₁和I₃₂均為輸出光纖3的輸出信號，l₆₁和l₆₂分別為上下纏繞光纖6的長度。干涉臂的變化導(dǎo)致兩個(gè)長度變化，引起的是光波場中光波相位的變化，因此，采用該實(shí)用新型充分發(fā)揮了干涉測量振動(dòng)的高精度測量、高靈敏度測量優(yōu)勢，從而實(shí)現(xiàn)了檢波。

以上所述，只是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式而已，但本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施例，只要其以任何相同或相似手段達(dá)到本實(shí)用新型的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。