一种基于纤芯失配的光纤加速度测量装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112067843A(43)申请公布日2020.12.11(21)申请号202010931459.9(22)申请日2020.09.07(71)申请人桂林电子科技大学地址541004广西壮族自治区桂林市桂林金鸡路1号(72)发明人苑立波王洪业(51)Int.Cl.G01P15/093(2006.01)G02B6/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种基于纤芯失配的光纤加速度测量装置(57)摘要本发明提供的是一种基于纤芯失配的光纤加速度测量装置。所述的装置由光源、单模光纤、光环形器、基于纤芯失配的加速度计、光电探测器以及信号处理装置组成。加速度计由单模光纤、大芯径光纤和具有倾斜光栅的双包层光纤依次焊接而成，焊接好的光纤穿过安装板预留孔并置于弹性套管内。光源发出的光经单模光纤从环形器a端输入b端输出，b端与加速度计连接，倾斜光栅反射回的光经环形器b端口输入c端口输出至光电探测器并转换成电信号，最终由信号处理装置处理。当外界振动频率发生变化时，双包层光纤倾斜光栅内包层的谐振峰发生变化，通过对谐振峰的监测，实现对物体振动频率和加速度的测量。本发明具有体积小、响应快、不受温度影响等优点。CN112067843ACN112067843A权利要求书1/1页1.一种基于纤芯失配的光纤加速度测量装置，其特征在于：所述的装置由光源、单模光纤、光环形器、基于纤芯失配的加速度计、光电探测器及信号处理装置组成；加速度计由单模光纤、大芯径光纤及具有倾斜光栅的双包层光纤依次焊接而成，焊接后的加速度计穿过安装板的预留孔，一端光纤延伸出安装板，置于弹性套管内，另一端用固定在安装板上；光源发出的光经单模光纤从光环形器，输出的光传输至加速度计，由大芯径光纤传输至双包层光纤，经由双包层光纤的倾斜光栅激发包层谐振，后向传输的内包层谐振峰经由大芯径光纤传输进单模光纤，由光环形器输出至光电探测器和信号处理装置。2.根据权利要求1所述的一种基于纤芯失配的光纤加速度测量装置，其特征在于所述倾斜光栅长度为5mm-50mm；倾斜角度为不超过20°。3.根据权利要求1所述的一种基于纤芯失配的光纤加速度测量装置，其特征在于所述的双包层光纤由纤芯、内包层及外包层组成，外包层直径为125μm。4.根据权利要求1所述的一种基于纤芯失配的光纤加速度测量装置，其特征在于所述的双包层光纤内包层直径为不小于16μm。5.根据权利要求1所述的一种基于纤芯失配的光纤加速度测量装置，其特征在于所述的双包层光纤纤芯与内包层及内包层与外包层之间均存在折射率差，纤芯折射率高于包层折射率。6.根据权利要求1所述的一种基于纤芯失配的光纤加速度测量装置，其特征在于所述的双包层光纤的折射率变化是阶跃型或渐变型的。7.根据权利要求1所述的一种基于纤芯失配的光纤加速度测量装置，其特征在于所述的大芯径光纤的纤芯直径不小于双包层光纤的内包层直径。8.根据权利要求1所述的一种基于纤芯失配的光纤加速度测量装置，其特征在于所述的延伸出安装板外的光纤长度为20mm-100mm。2CN112067843A说明书1/5页一种基于纤芯失配的光纤加速度测量装置(一)技术领域[0001]本发明涉及一种基于纤芯失配的光纤加速度测量装置，具体涉及一种基于双包层光纤倾斜光栅的反射式加速度传感器，可以对振动频率和加速度进行测量，属于光纤传感技术领域。(二)背景技术[0002]加速度是物体运动过程中非常重要的参数指标，表征测量了物体的动态特性。加速度的精确测量目前广泛应用于机械振动测量、交通情况监测、油气勘探的地震波信号检测、建筑物的结构监测、航空航天的惯性导航与制导系统等各个技术领域。[0003]加速度信号测量通常是利用惯性原理，通过感知惯性力所产生的位移或者应变而测得相应加速度。加速度的测量方法多种多样，如机械式、电磁式、机电式等。但传统的机械式方法测量的精确度及灵敏度相对来说不是很高。在某些特殊环境下，需要加速度传感器的灵敏度很高，同时又要求传感器具有抗复杂电磁干扰等性能。对于这样的检测环境和要求，传统的机电或压电式传感器无法完成任务。此时，光纤传感器就能够满足这类严苛情况下的要求。[0004]光纤传感技术以光纤为物理媒介、光信号作为敏感信息载体，当光纤外部环境的某些物理特征量(如温度、折射率、压力等)发生微小变化时，光纤中传输的光信号也会发生变化，利用特殊的光信号处理技术可以检测出这些变化。与传统的传输媒介相比，光纤具有损耗低的特点，同时光纤具有动态范围大和工作频带宽的优点；在实际的使用过程中，光纤很容易被外界的所测物理量影响，同时由于光纤自身的质量很轻、体积也很小、容易被弯曲，在复杂的电厂和磁场环境下仍然能够很好的工作。因此，在容易