双光纤悬臂梁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双光纤悬臂梁光纤光栅加速度传感器，包括：基座，所述基座上安装外壳；所述外壳内部设有侧板、悬臂梁和质量块；所述侧板安装在基座上，所述悬臂梁，包括：主梁，所述主梁的一侧安装有第一副梁，所述主梁的另外一侧安装有第二副梁，所述第一副梁的远离主梁一端与侧板连接，所述第二副梁的远离主梁一端与质量块连接；所述第一副梁的宽度小于第二副梁的宽度；所述第一副梁的厚度小于第二副梁的厚度；所述主梁为长方体，所述主梁的上表面通过第一根光纤与侧板连接；所述第一根光纤穿过侧板与光谱仪连接；所述主梁的下表面通过第二根光纤与侧板连接，所述第二根光纤也穿过侧板与光谱仪连接。

【技术实现步骤摘要】
双光纤悬臂梁光纤光栅加速度传感器
本技术涉及加速度传感器
，特别是涉及双光纤悬臂梁光纤光栅加速度传感器。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提到了与本技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。在地震现场中，建筑物结构或周围化境的局部破坏或者拆除所引起的扰动均有可能会产生连锁反应，使得现场被破坏并向其他部分构件扩散，最终严重威胁救援队员和人员的生命安全。因此，废墟现场振动信号的实时监测是安全救援的重要基础保障。基于光纤布拉格光栅的加速度传感技术光路简单，波长调制不受光源强度波动的影响，便于分布式测量等特性成为光纤加速度传感领域中最具发展前景的研究方向之一。同时光纤地震观测传感器具有传感器无源、抗电磁干扰性强、深井观测耐高温高压、抗雷击的优点，可为地震观测提供一种新的技术手段。然而，一般光纤光栅加速度传感器无法在振动条件复杂的废墟环境中准确的检测振动信号的变化，灵敏度低且容易发生啁啾现象，这一问题成为光纤光栅加速度传感器在地震现场监测环境中推广应用的瓶颈。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本技术提供了双光纤悬臂梁光纤光栅加速度传感器及其制备方法；第一方面，本技术提供了双光纤悬臂梁光纤光栅加速度传感器；双光纤悬臂梁光纤光栅加速度传感器，包括：基座，所述基座上安装外壳；所述外壳内部设有侧板、悬臂梁和质量块；所述侧板安装在基座上，所述悬臂梁，包括：主梁，所述主梁的一侧安装有第一副梁，所述主梁的另外一侧安装有第二副梁，所述第一副梁的远离主梁一端与侧板连接，所述第二副梁的远离主梁一端与质量块连接；所述第一副梁的宽度小于第二副梁的宽度；所述第一副梁的厚度小于第二副梁的厚度；所述主梁为长方体，所述主梁的上表面通过第一根光纤与侧板连接；所述第一根光纤穿过侧板与光谱仪连接；所述主梁的下表面通过第二根光纤与侧板连接，所述第二根光纤也穿过侧板与光谱仪连接。与现有技术相比，本技术的有益效果是：传感器选用双光纤光栅-悬臂梁结构，采用两根光纤光栅可以实现温度的差分补偿，悬臂梁结构的选择是因为该结构传感器的谐振频率的灵敏度具有相互制约的特点，可以有效测量低频振动信号且具有较高的灵敏度。梁式结构式加速度传感器的特点是：传感器结构简单且性能稳定，该结构的谐振频率与灵敏度存在严重的相互制约关系，使得梁式结构更适合低频信号的检测。故在低频环境中，梁式结构具有谐振频率低、灵敏度高的特点，将其运用于地震的加速度信号检测中更具优势。梁式结构具有结构简单、易于设计和封装的特点，虽然谐振频率与灵敏度存在严重的制约关系，但通过优化结构或是采用物理方法可以有效的提高灵敏度但不致严重影响低频响应效果。所以，悬臂梁结构的加速度传感器适合于地震低频加速度信号的检测。附图说明构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。图1为第一个实施例的连接关系示意图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。实施例一本实施例提供了双光纤悬臂梁光纤光栅加速度传感器；如图1所示，双光纤悬臂梁光纤光栅加速度传感器，包括：基座，所述基座上安装外壳；所述外壳内部设有侧板、悬臂梁和质量块；所述侧板安装在基座上，所述悬臂梁，包括：主梁，所述主梁的一侧安装有第一副梁，所述主梁的另外一侧安装有第二副梁，所述第一副梁的远离主梁一端与侧板连接，所述第二副梁的远离主梁一端与质量块连接；所述第一副梁的宽度小于第二副梁的宽度；所述第一副梁的厚度小于第二副梁的厚度；所述主梁为长方体，所述主梁的上表面通过第一根光纤与侧板连接；所述第一根光纤穿过侧板与光谱仪连接；所述主梁的下表面通过第二根光纤与侧板连接，所述第二根光纤也穿过侧板与光谱仪连接。进一步地，第一副梁的宽度大于第一副梁的厚度。进一步地，所述第一副梁和第二副梁均为长方体。进一步地，第一副梁的长度为17.00mm，第一副梁的厚度为1.00mm。进一步地，所述第一根光纤粘接在主梁顶端的上表面，所述第二根光纤粘接在主梁底端的下表面。进一步地，所述质量块选择黄铜材料，黄铜的密度高于普通的钢结构，在相同体积下质量更大，在相同加速度的作用下对悬臂梁产生的拉力也越大。进一步地，所述悬臂梁选用65Mn材料，这类材料的刚度较大形变量小不影响传感器稳定性，导致光纤光栅发生折断。进一步地，所述外壳采用钢合金结构，合金结构在稳定性方面优势显著，不易被氧化，长期在潮湿的恶劣环境中保护传感器的内部结构不受损坏，保证传感器的使用寿命。进一步地，悬臂梁设计为左薄右厚，中间凸起，并且梁的宽度远大于厚度，这样可以有效的放大振动的加速度信号，也可以有效的减小横向干扰，提高灵敏度。进一步地，所述壳体为正方体壳体或长方体壳体。进一步地，所述第一根光纤或第二根光纤，均为光纤布拉格光栅(FiberBraggGrating，简称FBG)。基座底部加入调平器，可以保证传感器的固定以及测量数据的准确。光纤光栅加速度传感器的工作原理是：光纤光栅内光的全反射现象，当外界环境中的被测物理量发生变化时，影响传感器的内部连接光纤光栅的机械结构，导致光纤反射光的中心波长发生变化，通过对反射光光波信息的解调就可以获得被测信号的变化量。光谱仪与传感器进行连接，当传感器外部所测应变、温度等物理量发生变化时，引起传感器内部光纤光栅的发射波长发生变化，而光谱仪解调出波长的变化，实现对变化的物理量的测量。以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双光纤悬臂梁光纤光栅加速度传感器，其特征是，包括：/n基座，所述基座上安装外壳；所述外壳内部设有侧板、悬臂梁和质量块；/n所述侧板安装在基座上，所述悬臂梁，包括：主梁，所述主梁的一侧安装有第一副梁，所述主梁的另外一侧安装有第二副梁，所述第一副梁的远离主梁一端与侧板连接，所述第二副梁的远离主梁一端与质量块连接；/n所述第一副梁的宽度小于第二副梁的宽度；所述第一副梁的厚度小于第二副梁的厚度；/n所述主梁为长方体，所述主梁的上表面通过第一根光纤与侧板连接；所述第一根光纤穿过侧板与光谱仪连接；所述主梁的下表面通过第二根光纤与侧板连接，所述第二根光纤也穿过侧板与光谱仪连接。/n

【技术特征摘要】
1.双光纤悬臂梁光纤光栅加速度传感器，其特征是，包括：
基座，所述基座上安装外壳；所述外壳内部设有侧板、悬臂梁和质量块；
所述侧板安装在基座上，所述悬臂梁，包括：主梁，所述主梁的一侧安装有第一副梁，所述主梁的另外一侧安装有第二副梁，所述第一副梁的远离主梁一端与侧板连接，所述第二副梁的远离主梁一端与质量块连接；
所述第一副梁的宽度小于第二副梁的宽度；所述第一副梁的厚度小于第二副梁的厚度；
所述主梁为长方体，所述主梁的上表面通过第一根光纤与侧板连接；所述第一根光纤穿过侧板与光谱仪连接；所述主梁的下表面通过第二根光纤与侧板连接，所述第二根光纤也穿过侧板与光谱仪连接。


2.如权利要求1所述的双光纤悬臂梁光纤光栅加速度传感器，其特征是，第一副梁的宽度大于第一副梁的厚度。


3.如权利要求1所述的双光纤悬臂梁光纤光栅加速度传感器，其特征是，所述第一副梁和第二副梁均为长方体。


4.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚南，孙睿，王业伟，左浩宙，张钰梓，陈依柳，张涛，刘鹏，张家琪，
申请(专利权)人：防灾科技学院，
类型：新型
国别省市：河北;13