一種不銹鋼毛細(xì)管和Polymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳感器及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種不銹鋼毛細(xì)管和Polymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳感器及其使用方法，屬于光電子測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括聚四氟乙烯固定外殼、不銹鋼毛細(xì)管、光纖Bragg光柵、導(dǎo)出光纖、彈性金屬薄片；所述不銹鋼毛細(xì)管外側(cè)兩邊固定于聚四氟乙烯固定外殼空心圓筒中，把光纖Bragg光柵預(yù)拉伸后粘貼在彈性金屬薄片上，粘貼有光纖Bragg光柵的彈性金屬薄片放入不銹鋼毛細(xì)管中央，導(dǎo)出光纖從不銹鋼毛細(xì)管兩邊引出。本發(fā)明能夠在較高的振動(dòng)頻率的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高靈敏度測(cè)量；本設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)微小直徑封裝，可以適用于安裝空間較小的測(cè)量對(duì)象中進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)；通過(guò)采用光纖Bragg光柵，具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力和耐腐蝕能力適用于對(duì)變壓器的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作。
【專利說(shuō)明】
一種不銹鋼毛細(xì)管和Po I ymer増敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳感 器及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[00011本發(fā)明涉及一種不銹鋼毛細(xì)管和Polymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳感器及其 使用方法，屬于光電子測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力變壓器的工作環(huán)境惡劣，且其工作效率比較低，因此存在很大的漏磁，形成較 強(qiáng)的電磁干擾，電力變壓器的工作溫度很高，即使是外殼也可能達(dá)到70度左右的高溫。變壓 器的振動(dòng)監(jiān)測(cè)環(huán)境處于高電壓、高磁場(chǎng)、高溫度的惡劣環(huán)境中，變壓器的振動(dòng)頻率范圍大致 在10~2000Hz。目前可用于變壓器振動(dòng)檢測(cè)的傳感器基本都是電磁式傳感器，常見(jiàn)的有電 渦流傳感器、壓電傳感器等，其共同特點(diǎn)就是抗電磁干擾能力差，信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸能力弱。
[0003] 光纖傳感器具有本質(zhì)安全、具有抗電磁干擾、信號(hào)可遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，成為近年 來(lái)學(xué)者研究的熱點(diǎn)。光纖傳感器雖然在強(qiáng)電磁環(huán)境中進(jìn)行變壓器振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)具有天然的 優(yōu)勢(shì)，但是目前的光纖傳感器多用于靜態(tài)量的檢測(cè)，如火災(zāi)報(bào)警、應(yīng)變測(cè)量等，能用于動(dòng)態(tài) 測(cè)量的傳感器非常少，光纖光柵加速度傳感器是目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。各種光纖光柵加速 度傳感器發(fā)展迅速而且種類繁多。懸臂梁式光纖光柵加速度傳感器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單性能穩(wěn) 定，得到了眾多學(xué)者的青睞，從初期將光柵直接貼附于懸臂梁到其衍伸結(jié)構(gòu)（如兩點(diǎn)固定 式），但懸臂梁自身難以實(shí)現(xiàn)高頻范圍測(cè)量，多數(shù)只能在低頻范圍應(yīng)用，阻礙了其發(fā)展。
[0004] 通過(guò)采用光纖Bragg光柵高頻加速度傳感器對(duì)電力變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)在線振動(dòng)監(jiān)測(cè) 時(shí)，需要考慮加速度傳感器的構(gòu)成、封裝直徑和材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種不銹鋼毛細(xì)管和Polymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳感器及 其使用方法，以用于解決對(duì)電力變壓器振動(dòng)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)及解決對(duì)變壓器振動(dòng)實(shí)時(shí)在線檢 測(cè)時(shí)光纖Bragg光柵高頻加速度傳感器的結(jié)構(gòu)、安裝的問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種不銹鋼毛細(xì)管和Polymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳 感器，包括聚四氟乙烯固定外殼1、不銹鋼毛細(xì)管2、光纖Bragg光柵3、導(dǎo)出光纖4、彈性金屬 薄片6;
[0007] 所述不銹鋼毛細(xì)管2外側(cè)兩邊固定于外徑為5mm的聚四氟乙稀固定外殼1空心圓筒 中，把光纖Bragg光柵3預(yù)拉伸1000個(gè)微應(yīng)變后粘貼在彈性金屬薄片6上，粘貼有光纖Bragg 光柵3的彈性金屬薄片6放入內(nèi)徑為0.8mm的不銹鋼毛細(xì)管2中央，導(dǎo)出光纖4從不銹鋼毛細(xì) 管2兩邊引出。
[0008] 所述彈性金屬薄片6兩邊分別嵌入到位于不銹鋼毛細(xì)管2中兩側(cè)的Polymer填充物 I5、Polymer填充物 Π 7中。
[0009] 所述Polymer填充物I5、Polymer填充物Π 7為從不銹鋼毛細(xì)管2的兩邊灌入 Po 1 ymer液體并固化。
[0010] 一種不銹鋼毛細(xì)管和Polymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳感器的使用方法，所述 方法的步驟如下：
[0011] Stepl、當(dāng)傳感器固定在待測(cè)物體上并隨物體一起振動(dòng)時(shí)，不銹鋼毛細(xì)管2將帶動(dòng) Polymer填充物15、Polymer填充物Π 7-起振動(dòng)，Polymer填充物I5、Polymer填充物Π 7把振 動(dòng)信號(hào)傳遞到彈性金屬薄片6并使光纖Bragg光柵3作應(yīng)變變化，將導(dǎo)致光纖Bragg光柵3的 中心波長(zhǎng)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，光纖Bragg光柵3中心波長(zhǎng)變化量為Δ λ;
[0012] Step2、根據(jù)粘貼在的彈性金屬薄片6上的光纖Bragg光柵3中心波長(zhǎng)變化值Δ λ與 所測(cè)加速度a的關(guān)系的關(guān)系式
計(jì)算出傳感器被測(cè)對(duì)象的加速度變化； 式中：1:為彈性金屬薄片6的長(zhǎng)度，b為彈性金屬薄片6的寬度，h為彈性金屬薄片6的厚度， 為光纖Bragg光柵3的有效彈光系數(shù)，λ為光纖Bragg光柵3的中心波長(zhǎng)，Ει為彈性金屬薄片6 的彈性模量，ΡΛ彈性金屬薄片6的密度， 81為彈性金屬薄片6的橫截面積。
[0013] 本發(fā)明的工作原理是：
[0014] 當(dāng)傳感器固定在待測(cè)物體上并隨物體一起振動(dòng)時(shí)，不銹鋼毛細(xì)管2將帶動(dòng)左 Polymer填充物15、Polymer填充物Π 7-起振動(dòng)，Polymer填充物I5、Polymer填充物Π 7把振 動(dòng)信號(hào)傳遞到彈性金屬薄片6并使光纖Bragg光柵3作應(yīng)變變化，將導(dǎo)致光纖Bragg光柵3的 中心波長(zhǎng)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，振動(dòng)的加速度信號(hào)被調(diào)制為波長(zhǎng)的變化信號(hào)，整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)可 簡(jiǎn)化為一個(gè)簡(jiǎn)支梁的受迫振動(dòng)系統(tǒng)。傳感器導(dǎo)出光纖4與FBG解碼儀連接，構(gòu)成光纖Bragg光 柵高頻加速度傳感器。
[0015] 本發(fā)明的數(shù)學(xué)模型分析如下：
[0016] 根據(jù)材料力學(xué)對(duì)簡(jiǎn)支梁振動(dòng)的計(jì)算分析，簡(jiǎn)支梁的固有頻率可表示為：
[0017]
[0018] 其中：1為不銹鋼毛細(xì)管2的長(zhǎng)度，E為不銹鋼毛細(xì)管2彈性模量，I為慣性矩，P為不 銹鋼毛細(xì)管2密度，s為不銹鋼毛細(xì)管2的橫截面積。
[0019] 不銹鋼毛細(xì)管2帶動(dòng)Polymer填充物I5、Polymer填充物Π 7以及和Polymer連接的 彈性金屬薄片6-起振動(dòng)，彈性金屬薄片6導(dǎo)致光纖Bragg光柵3所產(chǎn)生的應(yīng)變?chǔ)排c所測(cè)加速 度a的關(guān)系可表示為：
[0020]
[0021]瓦甲彈1·生金屬搏斤6的質(zhì)量，1:為彈性金屬薄片6的長(zhǎng)度，b為彈性金屬薄片6 的寬度，h為彈性金屬薄片6的厚度，EiS彈性金屬薄片6的彈性模量。
[0022]粘貼在彈性金屬薄片6上的光纖Bragg光柵3的應(yīng)變?chǔ)排c波長(zhǎng)變化量△ λ的關(guān)系可表 示為：
[0023] Δλ=(1-Ρβ)λε(3)
[0024] 式中：Pe為光纖Bragg光柵3的有效彈光系數(shù)，λ為光纖Bragg光柵3的中心波長(zhǎng)。
[0025] 聯(lián)立式(2)、（3)傳感器的靈敏度可表達(dá)為：
[0026]
[0027]
[0028]
[0029] 式中:&為彈性金屬薄片6的密度，81為彈性金屬薄片6的橫截面積。
[0030] 本發(fā)明的有益效果是：
[0031] 1、當(dāng)傳感器固定在待測(cè)物體上并隨物體一起振動(dòng)時(shí)，不銹鋼毛細(xì)管將帶動(dòng) Polymer填充物一起振動(dòng)，Polymer填充物把振動(dòng)信號(hào)傳遞到金屬薄片并使FBG作應(yīng)變變化， 將導(dǎo)致光纖光柵的波長(zhǎng)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，進(jìn)而引起FBG布拉格波長(zhǎng)的變化，振動(dòng)的加速度信 號(hào)被調(diào)制為波長(zhǎng)的變化信號(hào)。本設(shè)計(jì)選擇不銹鋼毛細(xì)管并運(yùn)用Polymer填充物與金屬薄片 進(jìn)行振動(dòng)傳遞，能夠在較高的振動(dòng)頻率的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高靈敏度測(cè)量。
[0032] 2、本設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)微小直徑封裝，可以適用于安裝空間較小的測(cè)量對(duì)象中進(jìn)行振 動(dòng)監(jiān)測(cè)。
[0033] 3、通過(guò)采用光纖Bragg光柵，具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力和耐腐蝕能力適用于對(duì) 變壓器的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。
[0034] 4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0036]圖中各標(biāo)號(hào)：1-聚四氟乙稀固定外殼、2-不銹鋼毛細(xì)管、3-光纖Bragg光柵、4-導(dǎo)出 光纖、5-Polymer填充物I、6_彈性金屬薄片、7-Polymer填充物Π。
【具體實(shí)施方式】
[0037]實(shí)施例1:如圖1所示，一種不銹鋼毛細(xì)管和Polymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳 感器，包括聚四氟乙烯固定外殼1、不銹鋼毛細(xì)管2、光纖Bragg光柵3、導(dǎo)出光纖4、彈性金屬 薄片6;
[0038]所述不銹鋼毛細(xì)管2外側(cè)兩邊固定于外徑為5mm的聚四氟乙烯固定外殼1空心圓筒 中，把光纖Bragg光柵3預(yù)拉伸1000個(gè)微應(yīng)變后粘貼在彈性金屬薄片6上，粘貼有光纖Bragg 光柵3的彈性金屬薄片6放入內(nèi)徑為0.8mm的不銹鋼毛細(xì)管2中央，導(dǎo)出光纖4從不銹鋼毛細(xì) 管2兩邊引出。
[0039]所述彈性金屬薄片6兩邊分別嵌入到位于不銹鋼毛細(xì)管2中兩側(cè)的Polymer填充物 I5、Polymer填充物 Π 7中。
[0040] 所述Polymer填充物I5、Polymer填充物Π 7為從不銹鋼毛細(xì)管2的兩邊灌入 Po lymer液體并固化。
[00411 一種不銹鋼毛細(xì)管和Polymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳感器的使用方法，所述 方法的步驟如下：
[0042] Stepl、當(dāng)傳感器固定在待測(cè)物體上并隨物體一起振動(dòng)時(shí)，不銹鋼毛細(xì)管2將帶動(dòng) Polymer填充物15、Polymer填充物Π 7-起振動(dòng)，Polymer填充物I5、Polymer填充物Π 7把振 動(dòng)信號(hào)傳遞到彈性金屬薄片6并使光纖Bragg光柵3作應(yīng)變變化，將導(dǎo)致光纖Bragg光柵3的 中心波長(zhǎng)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，光纖Bragg光柵3中心波長(zhǎng)變化量為Δ λ;
[0043] Step2、根據(jù)粘貼在的彈性金屬薄片6上的光纖Bragg光柵3中心波長(zhǎng)變化值Δ λ與 所測(cè)加速度a的關(guān)系的關(guān)系式
計(jì)算出傳感器被測(cè)對(duì)象的加速度變化； 式中：1:為彈性金屬薄片6的長(zhǎng)度，b為彈性金屬薄片6的寬度，h為彈性金屬薄片6的厚度， 為光纖Bragg光柵3的有效彈光系數(shù)，λ為光纖Bragg光柵3的中心波長(zhǎng)，Ει為彈性金屬薄片6 的彈性模量，ΡΛ彈性金屬薄片6的密度， 81為彈性金屬薄片6的橫截面積。
[0044] 實(shí)施例2:如圖1所示，一種不銹鋼毛細(xì)管和Polymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳 感器，包括聚四氟乙烯固定外殼1、不銹鋼毛細(xì)管2、光纖Bragg光柵3、導(dǎo)出光纖4、彈性金屬 薄片6;
[0045] 所述不銹鋼毛細(xì)管2外側(cè)兩邊固定于外徑為5_的聚四氟乙烯固定外殼1空心圓筒 中，把光纖Bragg光柵3預(yù)拉伸1000個(gè)微應(yīng)變后粘貼在彈性金屬薄片6上，粘貼有光纖Bragg 光柵3的彈性金屬薄片6放入內(nèi)徑為0.8mm的不銹鋼毛細(xì)管2中央，導(dǎo)出光纖4從不銹鋼毛細(xì) 管2兩邊引出。
[0046]所述彈性金屬薄片6兩邊分別嵌入到位于不銹鋼毛細(xì)管2中兩側(cè)的Polymer填充物 I5、Polymer填充物 Π 7中。
[0047] 一種不銹鋼毛細(xì)管和Polymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳感器的使用方法，所述 方法的步驟如下：
[0048] Stepl、當(dāng)傳感器固定在待測(cè)物體上并隨物體一起振動(dòng)時(shí)，不銹鋼毛細(xì)管2將帶動(dòng) Polymer填充物15、Polymer填充物Π 7-起振動(dòng)，Polymer填充物I5、Polymer填充物Π 7把振 動(dòng)信號(hào)傳遞到彈性金屬薄片6并使光纖Bragg光柵3作應(yīng)變變化，將導(dǎo)致光纖Bragg光柵3的 中心波長(zhǎng)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，光纖Bragg光柵3中心波長(zhǎng)變化量為Δ λ;
[0049] Step2、根據(jù)粘貼在的彈性金屬薄片6上的光纖Bragg光柵3中心波長(zhǎng)變化值Δ λ與 所測(cè)加速度a的關(guān)系的關(guān)系式
；計(jì)算出傳感器被測(cè)對(duì)象的加速度變化； 式中：1:為彈性金屬薄片6的長(zhǎng)度，b為彈性金屬薄片6的寬度，h為彈性金屬薄片6的厚度， 為光纖Bragg光柵3的有效彈光系數(shù)，λ為光纖Bragg光柵3的中心波長(zhǎng)，Ει為彈性金屬薄片6 的彈性模量，ΡΛ彈性金屬薄片6的密度， 81為彈性金屬薄片6的橫截面積。
[0050] 實(shí)施例3:如圖1所示，一種不銹鋼毛細(xì)管和Polymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳 感器，包括聚四氟乙烯固定外殼1、不銹鋼毛細(xì)管2、光纖Bragg光柵3、導(dǎo)出光纖4、彈性金屬 薄片6;
[0051] 所述不銹鋼毛細(xì)管2外側(cè)兩邊固定于外徑為5mm的聚四氟乙烯固定外殼1空心圓筒 中，把光纖Bragg光柵3預(yù)拉伸1000個(gè)微應(yīng)變后粘貼在彈性金屬薄片6上，粘貼有光纖Bragg 光柵3的彈性金屬薄片6放入內(nèi)徑為0.8mm的不銹鋼毛細(xì)管2中央，導(dǎo)出光纖4從不銹鋼毛細(xì) 管2兩邊引出。
[0052]實(shí)施例4:如圖1所示，一種不銹鋼毛細(xì)管和Polymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳 感器的使用方法，所述方法的步驟如下：
[0053] Stepl、當(dāng)傳感器固定在待測(cè)物體上并隨物體一起振動(dòng)時(shí)，不銹鋼毛細(xì)管2將帶動(dòng) Polymer填充物15、Polymer填充物Π 7-起振動(dòng)，Polymer填充物I5、Polymer填充物Π 7把振 動(dòng)信號(hào)傳遞到彈性金屬薄片6并使光纖Bragg光柵3作應(yīng)變變化，將導(dǎo)致光纖Bragg光柵3的 中心波長(zhǎng)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，光纖Bragg光柵3中心波長(zhǎng)變化量為Δ λ;
[0054] Step2、根據(jù)粘貼在的彈性金屬薄片6上的光纖Bragg光柵3中心波長(zhǎng)變化值Δ λ與 所測(cè)加速度a的關(guān)系的關(guān)系另
t算出傳感器被測(cè)對(duì)象的加速度變化； 式中：1:為彈性金屬薄片6的長(zhǎng)度，b為彈性金屬薄片6的寬度，h為彈性金屬薄片6的厚度， 為光纖Bragg光柵3的有效彈光系數(shù)，λ為光纖Bragg光柵3的中心波長(zhǎng)，Ει為彈性金屬薄片6 的彈性模量，ΡΛ彈性金屬薄片6的密度， 81為彈性金屬薄片6的橫截面積。
[0055]實(shí)施例5:如圖1所示，一種不銹鋼毛細(xì)管和Polymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳 感器，包括聚四氟乙烯固定外殼1、不銹鋼毛細(xì)管2、光纖Bragg光柵3、導(dǎo)出光纖4、彈性金屬 薄片6;
[0056]所述不銹鋼毛細(xì)管2外側(cè)兩邊固定于外徑為5mm的聚四氟乙烯固定外殼1空心圓筒 中，把光纖Bragg光柵3預(yù)拉伸1000個(gè)微應(yīng)變后粘貼在彈性金屬薄片6上，粘貼有光纖Bragg 光柵3的彈性金屬薄片6放入內(nèi)徑為0.8mm的不銹鋼毛細(xì)管2中央，導(dǎo)出光纖4從不銹鋼毛細(xì) 管2兩邊引出。
[0057] 一種不銹鋼毛細(xì)管和Polymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳感器的使用方法，所述 方法的步驟如下：
[0058] Stepl、當(dāng)傳感器固定在待測(cè)物體上并隨物體一起振動(dòng)時(shí)，不銹鋼毛細(xì)管2將帶動(dòng) Polymer填充物15、Polymer填充物Π 7-起振動(dòng)，Polymer填充物I5、Polymer填充物Π 7把振 動(dòng)信號(hào)傳遞到彈性金屬薄片6并使光纖Bragg光柵3作應(yīng)變變化，將導(dǎo)致光纖Bragg光柵3的 中心波長(zhǎng)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，光纖Bragg光柵3中心波長(zhǎng)變化量為Δ λ;
[0059] Step2、根據(jù)粘貼在的彈性金屬薄片6上的光纖Bragg光柵3中心波長(zhǎng)變化值Δ λ與 所測(cè)加速度a的關(guān)系的關(guān)系式
f算出傳感器被測(cè)對(duì)象的加速度變化； 式中：1ι為彈性金屬薄片6的長(zhǎng)度，b為彈性金屬薄片6的寬度，h為彈性金屬薄片6的厚度，Pe 為光纖Bragg光柵3的有效彈光系數(shù)，λ為光纖Bragg光柵3的中心波長(zhǎng)，Ει為彈性金屬薄片6 的彈性模量，ΡΛ彈性金屬薄片6的密度， 81為彈性金屬薄片6的橫截面積。
[0000]其具體參數(shù)為：
[0061 ] 1、不銹鋼毛細(xì)管參數(shù)為：不銹鋼毛細(xì)管2的長(zhǎng)度1 = 50mm，Young ' S模量為Ε = 194GPa，p = 7 · 9*103kg/m3，外徑D = 1 · 4mm，內(nèi)徑d = 0 · 8mm;
[0062] 2、彈性金屬薄片參數(shù)為:彈性金屬薄片的長(zhǎng)度：h = 10mm，彈性金屬薄片的寬度b =0.05mm，彈性金屬薄片的厚度h = 0.01mm，彈性金屬薄片的橫截面積si = b*h，彈性金屬薄 片的密度 Pi = 7.9*103kg/m3。
[0063] 3、光纖Bragg光柵的技術(shù)參數(shù)為：中心波長(zhǎng)λ= 1550nm，Se = 1-Pe = 0 · 78*10(-6)μ ε-S
[0064] 4、按附圖1配置實(shí)驗(yàn)；
[0065] 5、用光纖光柵解調(diào)儀獲取光纖Bragg光柵的Bragg波長(zhǎng)；
[0066] 6、根據(jù)公式（5)，根據(jù)粘貼在金屬薄片上光纖Bragg光柵的中心波長(zhǎng)變化值Δ λ可 得到被測(cè)對(duì)象的加速度a:
[0067]
[0068]理論計(jì)算表明，傳感器諧振頻率為1775Hz，靈敏度系數(shù)為4pm/g，靈敏度計(jì)算值忽 略了Polymer填充物對(duì)金屬薄片所施加的外力作用，實(shí)際值要遠(yuǎn)大于理論計(jì)算值。
[0069]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述 實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前 提下作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種不誘鋼毛細(xì)管和Polymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳感器，其特征在于：包括 聚四氣乙締固定外殼（1)、不誘鋼毛細(xì)管(2)、光纖化agg光柵(3)、導(dǎo)出光纖(4)、彈性金屬薄 片(6); 所述不誘鋼毛細(xì)管（2)外側(cè)兩邊固定于聚四氣乙締固定外殼（1)空屯、圓筒中，把光纖 Bragg光柵(3)預(yù)拉伸后粘貼在彈性金屬薄片（6)上，粘貼有光纖化agg光柵(3)的彈性金屬 薄片(6)放入不誘鋼毛細(xì)管(2)中央，導(dǎo)出光纖(4)從不誘鋼毛細(xì)管(2)兩邊引出。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不誘鋼毛細(xì)管和化lymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳感器， 其特征在于：所述彈性金屬薄片（6)兩邊分別嵌入到位于不誘鋼毛細(xì)管（2)中兩側(cè)的 Po lymer填充物 I (5)、Po lymer填充物 Π (7)中。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的不誘鋼毛細(xì)管和化lymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG加速度傳感器， 其特征在于:所述化lymer填充物1(5)、Polymer填充物Π (7)為從不誘鋼毛細(xì)管（2)的兩邊 灌入化lymer液體并固化。4. 一種根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的不誘鋼毛細(xì)管和化lymer增敏結(jié)構(gòu)的高頻FBG 加速度傳感器的使用方法，所述方法的步驟如下： Stepl、當(dāng)傳感器固定在待測(cè)物體上并隨物體一起振動(dòng)時(shí)，不誘鋼毛細(xì)管（2)將帶動(dòng) Po lymer填充物I (5)、Po lymer填充物Π (7) -起振動(dòng)，Po lymer填充物I (5) Jolymer填充物 Π (7)把振動(dòng)信號(hào)傳遞到彈性金屬薄片(6)并使光纖化agg光柵(3)作應(yīng)變變化，將導(dǎo)致光纖 Bragg光柵(3)的中屯、波長(zhǎng)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，光纖化agg光柵(3)中屯、波長(zhǎng)變化量為Δ λ; Step2、根據(jù)粘貼在的彈性金屬薄片（6)上的光纖化agg光柵(3)中屯、波長(zhǎng)變化值Δ λ與 所測(cè)加速度a的關(guān)系的關(guān)系式計(jì)算出傳感器被測(cè)對(duì)象的加速度變化； 式中：h為彈性金屬薄片(6)的長(zhǎng)度，b為彈性金屬薄片(6)的寬度，h為彈性金屬薄片(6)的 厚度，Pe為光纖化agg光柵(3)的有效彈光系數(shù)，λ為光纖化agg光柵(3)的中屯、波長(zhǎng)，El為彈性 金屬薄片(6)的彈性模量，P1為彈性金屬薄片(6)的密度，S1為彈性金屬薄片(6)的橫截面積。
【文檔編號(hào)】G01P15/03GK105974154SQ201610421155
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】謝濤, 李川, 李英娜, 趙振剛, 劉愛(ài)蓮, 張長(zhǎng)勝
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)