一种平行多铰链结构的光纤光栅加速度传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种平行多铰链结构的光纤光栅加速度传感器，其包括基座、外框体、至少两个平行铰链结构、质量块、第一光纤光栅、第二光纤光栅，外框体固定在基座，质量块设置在外框体内，两个平行铰链结构对称的设置在质量块两侧，平行铰链结构一端与质量块连接，平行铰链结构另一端与外框体内壁连接，第一光纤光栅的两端分别与外框体以及质量块固定，第二光纤光栅的两端分别与外框体以及质量块固定，且第二光纤光栅与第一光纤光栅同轴。在本发明专利技术中，外框体、质量块之间通过连接平行铰链结构，使得质量块在受力时发生平动，这样第一光纤光栅、第二光纤光栅不会产生弯曲变形，提高了光纤光栅的疲劳强度，增加了光纤光栅加速度传感器的使用寿命。使用寿命。使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种平行多铰链结构的光纤光栅加速度传感器


[0001]本专利技术涉及光纤传感
，尤其涉及一种平行多铰链结构的光纤光栅加速度传感器。

技术介绍

[0002]加速度检测是航空航天、桥梁工程、地铁隧道等结构健康监测的一项重要技术手段。通过对振动信号进行实时监测，能及时了解到设备、机械结构、工程等实时状况，有效避免了安全事故的发生。传统的电类振动传感器容易受到外界电磁干扰并且接线繁琐，存在零漂、温漂等缺陷，无法满足它们在恶劣环境中长期、远距离、实时监测的应用需求。
[0003]而光纤光栅因其抗电磁干扰、体积小、易组网等优点被广泛应用在结构健康监测中，因此以光纤光栅作为敏感元件的加速度传感器在振动检测应用中拥有广阔的前景。光纤光栅加速度传感器主要有铰链式、膜片式、悬臂梁式，其中铰链式因柔性铰链具有结构简单、高精度和高可靠性等结构特点被广泛应用在光纤光栅加速度传感器中。
[0004]然而，传统的铰链式加速度传感器在质量块转动时，光纤光栅的固定点处同时存在拉伸应力和剪切应力，并且在无限多次交变载荷的作用下，这种剪切应力显著降低了光纤光栅的疲劳强度，从而降低了光纤光栅加速度传感器的使用寿命，这种缺陷在高频加速度传感器中尤为明显。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，有必要提供一种平行多铰链结构的光纤光栅加速度传感器，解决现有技术中铰链式加速度传感器影响光纤光栅疲劳强度的问题。
[0006]本专利技术提供一种平行多铰链结构的光纤光栅加速度传感器，包括：
[0007]基座、外框体、至少两个平行铰链结构、质量块、第一光纤光栅、第二光纤光栅，所述外框体固定在所述基座，所述质量块设置在所述外框体内，两个所述平行铰链结构对称的设置在所述质量块两侧，所述平行铰链结构一端与所述质量块连接，所述平行铰链结构另一端与所述外框体内壁连接，所述第一光纤光栅的两端分别与所述外框体以及所述质量块固定，所述第二光纤光栅的两端分别与所述外框体以及所述质量块固定，且所述第二光纤光栅与所述第一光纤光栅同轴。
[0008]可选的，所述外框体与所述基座垂直固定，所述外框体中部开设有镂空区域，两个所述平行铰链结构、所述质量块设置在所述镂空区域处。
[0009]可选的，所述平行铰链结构包括第一连接杆、第二连接杆、第一柔性铰链、第二柔性铰链、第三柔性铰链以及第四柔性铰链，所述第一连接杆与所述第二连接杆沿水平方向设置，所述第一柔性铰链连接于所述第一连接杆以及所述质量块，所述第二柔性铰链连接于所述第一连接杆以及所述外框体，第三柔性铰链连接于所述第二连接杆以及所述质量块，所述第四柔性铰链连接于所述第二连接杆以及所述外框体。
[0010]可选的，具有两个所述平行铰链结构，两个所述平行铰链结构关于所述质量块对
称。
[0011]可选的，所述第一连接杆、所述第二连接杆所在平面与所述基座垂直。
[0012]可选的，所述第一光纤光栅、所述第二光纤光栅所在的轴线垂直于所述基座。
[0013]可选的，所述基座两端设置有用于与被测结构螺纹固定的螺孔。
[0014]可选的，所述第一光纤光栅、所述第二光纤光栅通过环氧树脂胶与所述固定支架、所述质量块固定。
[0015]可选的，所述第一光纤光栅、所述第二光纤光栅固定前需要进行预拉。
[0016]可选的，所述基座、所述外框体、所述质量块为不锈钢材料制成，通过线切割加工一体成型。
[0017]本专利技术的有益效果为：
[0018]在本专利技术中，所述外框体、所述质量块之间通过连接所述平行铰链结构，惯性力使得所述质量块发生平动，这样所述第一光纤光栅、所述第二光纤光栅不会产生弯曲变形，提高了光纤光栅的疲劳强度，从而增加了光纤光栅加速度传感器的使用寿命。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术中平行多铰链结构的光纤光栅加速度传感器的立体结构示意图；
[0021]图2为图1中平行铰链结构的连接示意图；
[0022]其中：1
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基座，2
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外框体，21
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镂空区域，3
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平行铰链结构，31
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第一连接杆，32
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第二连接杆，33
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第一柔性铰链，34
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第二柔性铰链，35
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第三柔性铰链，36
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第四柔性铰链，4
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质量块，5
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第一光纤光栅，6
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第二光纤光栅，7
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环氧树脂胶。
具体实施方式
[0023]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。
[0024]如图1所示，本专利技术的实施例提供一种平行多铰链结构的光纤光栅加速度传感器，其包括：基座1、外框体2、至少两个平行铰链结构3、质量块4、第一光纤光栅5、第二光纤光栅6，所述外框体2固定在所述基座1，所述质量块4设置在所述外框体2内，两个所述平行铰链结构3对称的设置在所述质量块4两侧，所述平行铰链结构3一端与所述质量块4连接，所述平行铰链结构3另一端与所述外框体2内壁连接，所述第一光纤光栅5的两端分别与所述外框体2以及所述质量块4固定，所述第二光纤光栅6的两端分别与所述外框体2以及所述质量块4固定，且所述第二光纤光栅6与所述第一光纤光栅5同轴。
[0025]具体的，所述基座1、所述外框体2、所述质量块4为不锈钢材料制成，通过线切割加工一体成型，工艺简单。
[0026]需要说明的是，本专利技术的一种平行多铰链结构的光纤光栅加速度传感器在测量加速度时需要将传感器按照敏感方向固定在被测结构上，固定方式包括但不限于:通过在光
纤光栅加速度传感器的所述基座1底面涂覆结构胶粘贴在被测结构上；通过激光焊接的方式，将光纤光栅加速度传感器的所述基座1焊接在被测结构上；通过在光纤光栅加速度传感器所述基座1两端设置螺孔，利用螺钉将其固定在被测结构上。
[0027]具体的，所述外框体2与所述基座1垂直固定，所述外框体2中部开设有镂空区域21，两个所述平行铰链结构3、所述质量块4设置在所述镂空区域21处。
[0028]具体的，如图2所示，所述平行铰链结构3包括第一连接杆31、第二连接杆32、第一柔性铰链33、第二柔性铰链34、第三柔性铰链35以及第四柔性铰链36，所述第一连接杆31与所述第二连接杆32沿水平方向设置，所述第一柔性铰链33连接于所述第一连接杆31以及所述质量块4，所述第二柔性铰链34连接于所述第一连接杆31以及所述外框体2，第三柔性铰链35连接于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平行多铰链结构的光纤光栅加速度传感器，其特征在于，包括：基座、外框体、至少两个平行铰链结构、质量块、第一光纤光栅、第二光纤光栅，所述外框体固定在所述基座，所述质量块设置在所述外框体内，两个所述平行铰链结构对称的设置在所述质量块两侧，所述平行铰链结构一端与所述质量块连接，所述平行铰链结构另一端与所述外框体内壁连接，所述第一光纤光栅的两端分别与所述外框体以及所述质量块固定，所述第二光纤光栅的两端分别与所述外框体以及所述质量块固定，且所述第二光纤光栅与所述第一光纤光栅同轴。2.如权利要求1所述的平行多铰链结构的光纤光栅加速度传感器，其特征在于，所述外框体与所述基座垂直固定，所述外框体中部开设有镂空区域，两个所述平行铰链结构、所述质量块设置在所述镂空区域处。3.如权利要求1所述的平行多铰链结构的光纤光栅加速度传感器，其特征在于，所述平行铰链结构包括第一连接杆、第二连接杆、第一柔性铰链、第二柔性铰链、第三柔性铰链以及第四柔性铰链，所述第一连接杆与所述第二连接杆沿水平方向设置，所述第一柔性铰链连接于所述第一连接杆以及所述质量块，所述第二柔性铰链连接于所述第一连接杆以及所述外框体，第三柔性铰链连接于所述第二连接杆以...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘建军，吕韩阳，侯伟，王良瑩，蒲飞杨，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：