一种采用双四芯制造技术

本发明专利技术提供了一种采用双四芯

【技术实现步骤摘要】
一种采用双四芯FBG的三轴振动传感器


[0001]本专利技术涉及光纤传感
，特别是涉及一种采用双四芯
FBG
的三轴振动传感器
。

技术介绍

[0002]人工空间相机随着卫星在发射升空
、
在轨运行期间经历复杂
、
多变
、
多因素交叉的特殊环境，尤其是发射主动段大量级及在轨微振动等力学环境激励，对于空间相机的成像性能和资源代价有重要影响
。
卫星在轨时，运动部件如大力矩陀螺
、
动量轮
、
太阳翼等产生的扰动力矩传递到相机安装面，会产生上千赫兹带宽的
mg
量级微振动
。
此类颤振影响成像时期光学部件瞬时相对位姿关系，在像面产生像移引发各级次电荷失配，最终造成高分影像的模糊扭曲等现象，严重影响敏感目标解析判读
。
因此，亟需在光机系统内部同时实现发射段强振动
、
在轨微振动的空间分布多点振动测量功能
。
光纤光栅振动传感器具有抗干扰能力强
、
可靠性好
、
抗电磁干扰
、
抗腐蚀等优点，可以在恶劣条件下使用，能够应用于宇航环境
。
[0003]目前，光纤光栅振动传感器的结构主要包括：铰链结构
、
悬臂梁结构
、
膜片式结构等等
。
这些结构的每一种都有其自身的优点，但是由于尺寸规格较大不满足安装条件，不能满足宇航环境的安装与监测需求
。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中光纤光栅振动传感器尺寸规格较大不满足安装条件，不能满足宇航环境的安装与监测需求的技术问题，本专利技术的一个目的在于提供一种采用双四芯
FBG
的三轴振动传感器，所述三轴振动传感器包括金属外壳，在金属外壳内具有沿水平方向设置的水平四芯光纤，以及沿竖直方向设置的竖直四芯光纤；
[0005]所述水平四芯光纤上设置第一质量块和第一金属插芯，所述第一金属插芯与所述第一质量块之间的间隙与水平四芯光纤的光栅栅区的长度相同；
[0006]所述竖直四芯光纤上设置第二质量块和第二金属插芯，所述第二金属插芯与所述第二质量块之间的间隙与竖直四芯光纤的光栅栅区的长度相同；
[0007]所述水平四芯光纤，用于测量
x
方向和
y
方向的振动；所述竖直四芯光纤，用于测量
x
方向和
z
方向的振动
。
[0008]优选地，所述水平四芯光纤外周套设第一镍钛合金管，所述竖直四芯光纤外周套设第二镍钛合金管
。
[0009]优选地，所述金属外壳对应所述第一金属插芯的位置设置安装槽，用于安装所述第一金属插芯；
[0010]所述金属外壳对应所述第二金属插芯的位置设置安装槽，用于安装所述第二金属插芯，
[0011]所述水平四芯光纤的一端伸出所述金属外壳，所述竖直四芯光纤的一端伸出所述
金属外壳
。
[0012]优选地，第一金属插芯和第一质量块上打孔，用于插入所述水平四芯光纤外周套设的第一镍钛合金管；
[0013]第二金属插芯和第二质量块上打孔，用于插入所述竖直四芯光纤外周套设的第二镍钛合金管
。
[0014]本专利技术的另一个目的在于提供一种采用双四芯
FBG
的三轴振动传感器的制备方法，所述制备方法包括：
[0015]S1、
取一根四芯光纤作为水平四芯光纤，清洗
、
晾干；
[0016]第一质量块和第一金属插芯打孔，利用金属通针依次穿过第一镍钛合金管
、
第一金属插芯和第一质量块的孔，清除第一镍钛合金管
、
第一金属插芯和第一质量块的孔内残留碎屑，确保水平四芯光纤能够顺利穿过；
[0017]S2、
对水平四芯光纤刻栅后并做好标记，将水平四芯光纤两端固定在夹具平台上，通过显微镜放大标记好的栅区位置，利用上位机图像处理软件，连续采集实时图像信息；保持显微镜位置不变，调整夹具位置，使水平四芯光纤的光栅位置在上位机中能够完全显现；
[0018]S3、
利用上位机图像处理软件显示水平四芯光纤的光栅栅区位置，确定标记位置左右两侧的像素坐标并记录，两个像素坐标范围内的区域即水平四芯光纤的栅区位置；
[0019]S4、
用乙醇擦拭水平四芯光纤的光栅栅区的标记，并在显微镜下观测是否清除干净；
[0020]S5、
松开水平四芯光纤一端的夹具，将水平四芯光纤穿入第一镍钛合金管，第一镍钛合金管穿入第一金属插芯和第一质量块的孔内，利用夹具平台重新夹紧水平四芯光纤；
[0021]S6、
将胶均匀涂敷在水平四芯光纤表面，移动第一镍钛合金管，确保第一镍钛合金管完全覆盖住水平四芯光纤的光栅，加热固化；
[0022]固化完成后，将胶均匀涂敷在第一镍钛合金管表面，移动第一金属插芯和第一质量块，确保第一金属插芯与第一质量块之间的间隙与水平四芯光纤的光栅栅区的长度相同，继续加热固化；
[0023]S7、
步骤
S1
至步骤
S6
将制备完成的水平四芯光纤组件穿入金属外壳，第一金属插芯置于金属外壳的安装槽中，点胶
、
加热固化使第一金属插芯与金属外壳固定；
[0024]在金属外壳远离第一质量块的一端安装第一金属插芯，并且水平四芯光纤伸出金属外壳，点胶
、
加热固化使第一金属插芯与金属外壳固定；
[0025]S8、
重复步骤
S1
至
S7
，将竖直四芯光纤封装在金属外壳内
。
[0026]本专利技术提供的一种采用双四芯
FBG
的三轴振动传感器及其制备方法，三轴振动传感器将四芯光纤作为弹性元件，结构简单，实现了微型化，利用四芯光纤的弯曲传感原理检测光纤中心波长变化，从而实现振动监测，同时由于四芯光纤自身的特性，单根四芯光纤光栅能够实现二维的振动监测，将两根四芯光纤光栅组合实现三个方向的振动监测
。
[0027]本专利技术提供的一种采用双四芯
FBG
的三轴振动传感器及其制备方法，传感器具有尺寸小，可以实现多个方向上的振动监测的优点，可适用于航天环境的微振动检测，可广泛应用于光纤传感器领域
。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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
。
[0029]图1示意性示出了本专利技术一种采用双四芯
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种采用双四芯
FBG
的三轴振动传感器，其特征在于，所述三轴振动传感器包括金属外壳，在金属外壳内具有沿水平方向设置的水平四芯光纤，以及沿竖直方向设置的竖直四芯光纤；所述水平四芯光纤上设置第一质量块和第一金属插芯，所述第一金属插芯与所述第一质量块之间的间隙与水平四芯光纤的光栅栅区的长度相同；所述竖直四芯光纤上设置第二质量块和第二金属插芯，所述第二金属插芯与所述第二质量块之间的间隙与竖直四芯光纤的光栅栅区的长度相同；所述水平四芯光纤，用于测量
x
方向和
y
方向的振动；所述竖直四芯光纤，用于测量
x
方向和
z
方向的振动
。2.
根据权利要求1所述的三轴振动传感器，其特征在于，所述水平四芯光纤外周套设第一镍钛合金管，所述竖直四芯光纤外周套设第二镍钛合金管
。3.
根据权利要求1所述的三轴振动传感器，其特征在于，所述金属外壳对应所述第一金属插芯的位置设置安装槽，用于安装所述第一金属插芯；所述金属外壳对应所述第二金属插芯的位置设置安装槽，用于安装所述第二金属插芯，所述水平四芯光纤的一端伸出所述金属外壳，所述竖直四芯光纤的一端伸出所述金属外壳
。4.
根据权利要求2所述的三轴振动传感器，其特征在于，第一金属插芯和第一质量块上打孔，用于插入所述水平四芯光纤外周套设的第一镍钛合金管；第二金属插芯和第二质量块上打孔，用于插入所述竖直四芯光纤外周套设的第二镍钛合金管
。5.
一种采用双四芯
FBG
的三轴振动传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S1、
取一根四芯光纤作为水平四芯光纤，清洗
、
晾干；第一质量块和第一金属插芯打孔，利用金属通针依次穿过第一镍钛合金管
、
第一金属插芯和第一质量块...

【专利技术属性】
技术研发人员：董明利，辛璟焘，庄炜，张旭，李悦昕，宋言明，张泽敏，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：