本實(shí)用新型屬于光纖傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于彈簧的雙光柵光纖加速度傳感器。

背景技術(shù)：

光纖光柵傳感技術(shù)與常規(guī)的傳感技術(shù)相比，在靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍、抗電磁干擾、可靠性等方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，在國防、軍事應(yīng)用領(lǐng)域尤為突出。目前，大多數(shù)加速度傳感器是利用加速度矢量疊加法，分別沿x軸、y軸方向安裝兩個(gè)加速度計(jì)，將探測(cè)到的兩軸向加速度進(jìn)行矢量合成，從而得到加速度矢量信息，如 “一種細(xì)長型矢量光纖激光水聽器”?；蛘邔⒍S空間延伸到三維空間，解調(diào)出三個(gè)軸向的加速度信息，再經(jīng)過矢量合成即可得到矢量加速度信息。如“一種光纖光柵三分量加速度計(jì)”。這種技術(shù)方案，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，使用不便，且質(zhì)量塊的質(zhì)量不易過大，從而限制了傳感器的靈敏度。而余有龍等人報(bào)道的一種光纖光柵加速度計(jì)，采用了光纖光柵粘接在振動(dòng)源表面的方法，當(dāng)振動(dòng)源振動(dòng)時(shí)，會(huì)引起光纖光柵拉伸或者壓縮，從而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)的測(cè)量。這種方法簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，但粘貼的工藝會(huì)使光纖光柵產(chǎn)生啁啾，靈敏度不高。因此，如何在簡(jiǎn)化加速度傳感器結(jié)構(gòu)的同時(shí)，提高傳感器的靈敏度，是加速度傳感器設(shè)計(jì)的需要考慮的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種基于彈簧的雙光柵光纖加速度傳感器，簡(jiǎn)化了光纖光柵加速度傳感器結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了光纖光柵加速度傳感器的靈敏度。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

基于彈簧的雙光柵光纖加速度傳感器，包括：外殼、支撐導(dǎo)軌、質(zhì)量塊；所述支撐導(dǎo)軌一端與外殼的第三內(nèi)壁固定連接、另一端與外殼的第四內(nèi)壁固定連接，支撐導(dǎo)軌上設(shè)有第一彈簧、第二彈簧，第一彈簧的一端與質(zhì)量塊固定相連，第一彈簧的另一端與外殼的第三內(nèi)壁固定連接。第二彈簧的一端與質(zhì)量塊固定相連，第二彈簧的另一端與外殼的第四內(nèi)壁固定連接。第一光纖光柵的一端與質(zhì)量塊固定連接，第一光纖光柵的另一端平行于外殼的第二內(nèi)壁、穿過外殼的第三內(nèi)壁上的孔，并延伸至外殼的外部。第二光纖光柵的一端與質(zhì)量塊固定連接，第二光纖光柵的另一端平行于外殼的第二內(nèi)壁、穿過外殼的第四內(nèi)壁上的孔，并延伸至外殼的外部。

所述質(zhì)量塊，用于調(diào)整所述光纖光柵加速度傳感器的靈敏度和共振頻率；

所述外殼，用于作為光纖光柵加速度傳感器支撐結(jié)構(gòu)；

所述第一光纖光柵、第二光纖光柵用于測(cè)量加速度。

所述外殼的第一內(nèi)壁設(shè)有第一孔，用于引出第一光纖光柵的尾纖；

所述外殼的第三內(nèi)壁設(shè)有第二孔，用于引出第二光纖光柵的尾纖。

當(dāng)傳感器受到振動(dòng)激勵(lì)時(shí)，質(zhì)量塊在平行于外殼的第二內(nèi)壁的方向起振，從而使得第一光纖光柵、第二光纖光柵中產(chǎn)生和振動(dòng)頻率一致的周期性變化的軸向應(yīng)力。

本實(shí)用新型一種基于彈簧的雙光柵光纖加速度傳感器，有益效果如下：

通過在質(zhì)量塊兩端連接光纖光柵的方式，在避免光纖光柵產(chǎn)生啁啾的同時(shí)簡(jiǎn)化了封裝工藝。雙光柵的波長反向聯(lián)動(dòng)，經(jīng)過差分后，靈敏度比普通單光柵加速度傳感器提高一倍。通過調(diào)節(jié)質(zhì)量塊的質(zhì)量改變傳感器的靈敏度，易于調(diào)節(jié)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型加速度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，基于彈簧的雙光柵光纖加速度傳感器，包括：外殼1、支撐導(dǎo)軌2、質(zhì)量塊3。

所述支撐導(dǎo)軌2一端與外殼1的第三內(nèi)壁c固定連接、另一端與外殼1的第四內(nèi)壁d固定連接，支撐導(dǎo)軌2上設(shè)有第一彈簧m、第二彈簧n，第一彈簧m的一端與質(zhì)量塊3固定相連，第一彈簧m的另一端與外殼1的第三內(nèi)壁c固定連接。第二彈簧n的一端與質(zhì)量塊3固定相連，第二彈簧n的另一端與外殼1的第四內(nèi)壁d固定連接。第一光纖光柵p的一端與質(zhì)量塊3固定連接，第一光纖光柵p的另一端平行于外殼1的第二內(nèi)壁b、穿過外殼1的第三內(nèi)壁c上的孔，并延伸至外殼1的外部。第二光纖光柵q的一端與質(zhì)量塊3固定連接，第二光纖光柵q的另一端平行于外殼1的第二內(nèi)壁b、穿過外殼1的第四內(nèi)壁d上的孔，并延伸至外殼1的外部。

所述質(zhì)量塊3，用于調(diào)整所述光纖光柵加速度傳感器的靈敏度和共振頻率；外殼1，用于作為光纖光柵加速度傳感器支撐結(jié)構(gòu)；第一光纖光柵p、第二光纖光柵q用于測(cè)量加速度。

所述外殼1的第一內(nèi)壁a設(shè)有第一孔，用于引出第一光纖光柵p的尾纖。外殼1的第三內(nèi)壁c設(shè)有第二孔，用于引出第二光纖光柵q的尾纖。

當(dāng)傳感器受到振動(dòng)激勵(lì)時(shí)，質(zhì)量塊3在平行于外殼1的第二內(nèi)壁b的方向起振，從而使得第一光纖光柵p、第二光纖光柵q中產(chǎn)生和振動(dòng)頻率一致的周期性變化的軸向應(yīng)力。

當(dāng)光纖光柵加速度傳感器受到振動(dòng)激勵(lì)時(shí)，質(zhì)量塊3在平行于外殼1的第二內(nèi)壁b的方向起振，質(zhì)量塊3邊緣與外殼1的兩個(gè)孔之間的距離發(fā)生變化，從而使第一光纖光柵p、第二光纖光柵q產(chǎn)生與振動(dòng)頻率一致但方向相反的、周期性的軸向應(yīng)力變化，即一個(gè)光柵的波長增加，另一個(gè)光柵的波長會(huì)減小，且大小相當(dāng)，比單光柵設(shè)計(jì)靈敏度提高一倍。

對(duì)于光纖光柵，其反射波長的變化量與所受軸向應(yīng)力成正比，故通過檢測(cè)波長的變化量可以得到外界振動(dòng)加速度的大小，另外通過調(diào)節(jié)質(zhì)量塊3的質(zhì)量，來改變加速度的靈敏度。該傳感器制作方法簡(jiǎn)化了加速度傳感器的設(shè)計(jì)和加工要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本低，靈敏度高，易于調(diào)節(jié)。