一种光纤光栅加速度传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种光纤光栅加速度传感器，主要由弹片结合质量块测试元件、保护外壳和引出光缆组成；本实用新型专利技术一种光纤光栅加速度传感器在机械结构的设计上采用有限元分析软件，对加速度传感器机械结构进行了优化设计，使其理论上加速度分辨率达量程的0.05％；通过在光纤光栅和机械结构的连接上采用低收缩率，高剪切强度的胶粘剂的设置，一套特殊的固化工艺，这样制作出来的传感器的长期稳定性好；通过在加速度计中加入阻尼介质，使其在相同的固有频率下有较宽的响应频率；通过质量块测试元件安装在底盒和盒盖中，使其具备防水、抗冲击等功能。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光栅加速度传感器
本技术涉及加速度传感器，具体为一种光纤光栅加速度传感器。
技术介绍
桥梁、建筑等土木结构的振动是反映结构健康状况的一个重要参量，对它的监测是非常必要的。传统的加速度计虽然精度高，但抗干扰能力差，不能组网。1996年T.A.Berkoff提出了一种加速度传感器，他把光纤光栅埋在了橡胶弹性体中，它的固有频率达2KHz，并且这种结构使光纤受到横向力和反射波波峰拉长的影响，致使测量精度大大降低；1998年M.D.Todd在T.A.Berkoff提出的一种加速度传感器的基础上提出了另一种加速度传感器，该加速度传感器尽管对T.A.Berkoff设计有所改进，横向力的影响降到原来的1％，防止了扭转和平面外的振动影响，但是由于振动时光纤处的应变不均匀，同样会出现反射波波峰拉长的影响，降低了测试精度，而且灵敏度系数(2～12.5με/g)小，远不能满足土木工程的低频需要；2001年AkiraMita提出了第三种加速度传感器，灵敏度系数达到498με/g，固有频率49.2Hz，基本满足了土木工程的应用，但是该结构没有考虑阻尼就降低了传感器的应用范围。本是技术根据上述三种加速度传感器存在的问题，提供了一种光纤光栅加速度传感器，该光纤光栅加速度传感器主要由弹片结合质量块测试元件、保护外壳和引出光缆组成，弹片结合质量块测试元件在保护外壳中，外壳使传感器具备防水、抗冲击等功能，引出光缆具备良好的抗压性能；用加速度传感器测试加速度的基本原理是在惯性空间设置质量为m的质量块，以感知被测物体作加速度运动时所产生的惯性力或位移，测量出此惯性力或位移即可测量出相应的加速度，其力学模型可以简化为安装在运动基座上的无阻尼质量-弹簧振动系统。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种光纤光栅加速度传感器，从而解决上述问题。为了解决上述技术问题，本技术提供了如下的技术方案：本技术提供一种光纤光栅加速度传感器，包括底盒、盒盖和质量块测试元件，底盒通过若干十字沉头螺钉与盒盖连接为一体，质量块测试元件安装在底盒和盒盖中，质量块测试元件包括质量块、铜片以及引出光缆，质量块的左右两边分别设置有左压块和左固定块以及右压块和右固定块，左压块和左固定块通过内六角紧定螺钉连接为一体，右压块和右固定块通过十字盘头螺钉连接为一体，引出光缆穿过底盒和盒盖的两端设置的堵头通过左压块和左固定块以及右压块和右固定块固定在底盒上，铜片的一端与质量块相连接，另一端固定在底盒上与引出光缆相连接。作为本技术的一种优选技术方案，盒盖上安装有螺塞，螺塞内放置有缓冲液，且螺塞与盒盖的连接处固定有密封圈。作为本技术的一种优选技术方案，底盒和盒盖的两端连接处均设置有堵头，且堵头与底盒和盒盖的连接处安装有密封圈。作为本技术的一种优选技术方案，内六角紧定螺钉与盒盖的连接处设置有大0型密封圈。作为本技术的一种优选技术方案，铜片是采用回复性与弹性均较好的铜片制作而成。作为本技术的一种优选技术方案，底盒和盒盖安装在安装座上，且底盒上贴有加速度标签，加速度标签为防撕材料制作而成。作为本技术的一种优选技术方案，本技术一种光纤光栅加速度传感器与被测物体之间紧密相连。作为本技术的一种优选技术方案，本技术一种光纤光栅加速度传感器在机械结构的设计上是采用有限元分析软件对加速度传感器机械结构进行了优化设计，使其理论上加速度分辨率达量程的0.05％。根作为本技术的一种优选技术方案，本技术一种光纤光栅加速度传感器在光纤光栅和机械结构的连接上是采用低收缩率，高剪切强度的胶粘剂，一套特殊的固化工艺，这样制作出来的传感器的长期稳定性好。作为本技术的一种优选技术方案，本技术一种光纤光栅加速度传感器在加速度计中加入阻尼介质，使其在相同的固有频率下有较宽的响应频率。作为本技术的一种优选技术方案，本技术一种光纤光栅加速度传感器结构不计光缆，总质量约42g，且底盒和盒盖是具有防水、抗冲击功能的材料制作而成。本技术所达到的有益效果是：1、本技术设置有铜片，铜片能够带动质量块在底盒内产生震动，从而使得引出光缆能够测量出加速度传感器上的加速度指，加速度传感器测试加速度的基本原理是在惯性空间设置质量为m的质量块，以感知被测物体作加速度运动时所产生的惯性力或位移，测量出此惯性力或位移即可测量出相应的加速度，其力学模型可以简化为安装在运动基座上的无阻尼质量-弹簧振动系统，通过设置的铜片，使得加速度传感器的测量精度大大提高。2、本技术通过设置的螺塞，且螺塞内放置有缓冲液，能够在质量块震动时，缓冲其震动速度，使得该光纤光栅加速度传感器测量出的加速度值能够更加精准的被读取。附图说明附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：图1是本技术整体结构示意图；图2是本技术结构力学模型图；图3是本技术，ξ，q的关系图；图中标号：1、底盒；2、盒盖；3、质量块；4、铜片；5、左压块；6、左固定块；7、右压块；8、右固定块；9、内六角紧定螺钉；10、十字盘头螺钉；11、堵头；12、螺塞；13、密封圈；14、大O型密封圈；15、安装座。具体实施方式以下结合附图对本技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。实施例：如图1-3所示，本技术提供一种光纤光栅加速度传感器，包括底盒1、盒盖2和质量块测试元件，底盒1通过若干十字沉头螺钉与盒盖2连接为一体，质量块测试元件安装在底盒1和盒盖2中，具备防水、抗冲击等功能；质量块测试元件包括质量块3、铜片4以及引出光缆，质量块3的左右两边分别设置有左压块5和左固定块6以及右压块7和右固定块8，左压块5和左固定块6通过内六角紧定螺钉9连接为一体，右压块7和右固定块8通过十字盘头螺钉10连接为一体，引出光缆穿过底盒1和盒盖2的两端设置的堵头11通过左压块5和左固定块6以及右压块7和右固定块8固定在底盒1上，铜片4的一端与质量块3相连接，另一端固定在底盒1上与引出光缆相连接。盒盖2上安装有螺塞12，螺塞12内放置有缓冲液，且螺塞12与盒盖2的连接处固定有密封圈13，能够在质量块3震动时，缓冲其震动速度，使得该光纤光栅加速度传感器测量出的加速度值能够更加精准的被读取。底盒1和盒盖2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于，包括底盒(1)、盒盖(2)和质量块测试元件，底盒(1)通过若干十字沉头螺钉与盒盖(2)连接为一体，质量块测试元件安装在底盒(1)和盒盖(2)中，质量块测试元件包括质量块(3)、铜片(4)以及引出光缆，质量块(3)的左右两边分别设置有左压块(5)和左固定块(6)以及右压块(7)和右固定块(8)，左压块(5)和左固定块(6)通过内六角紧定螺钉(9)连接为一体，右压块(7)和右固定块(8)通过十字盘头螺钉(10)连接为一体，引出光缆穿过底盒(1)和盒盖(2)的两端设置的堵头(11)通过左压块(5)和左固定块(6)以及右压块(7)和右固定块(8)固定在底盒(1)上，铜片(4)的一端与质量块(3)相连接，另一端固定在底盒(1)上与引出光缆相连接。

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅加速度传感器，其特征在于，包括底盒(1)、盒盖(2)和质量块测试元件，底盒(1)通过若干十字沉头螺钉与盒盖(2)连接为一体，质量块测试元件安装在底盒(1)和盒盖(2)中，质量块测试元件包括质量块(3)、铜片(4)以及引出光缆，质量块(3)的左右两边分别设置有左压块(5)和左固定块(6)以及右压块(7)和右固定块(8)，左压块(5)和左固定块(6)通过内六角紧定螺钉(9)连接为一体，右压块(7)和右固定块(8)通过十字盘头螺钉(10)连接为一体，引出光缆穿过底盒(1)和盒盖(2)的两端设置的堵头(11)通过左压块(5)和左固定块(6)以及右压块(7)和右固定块(8)固定在底盒(1)上，铜片(4)的一端与质量块(3)相连接，另一端固定在底盒(1)上与引出...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亦飞，罗程，韩而松，
申请(专利权)人：上海光栅信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31