[0024]其中，為簡化起見，在附圖和說明書中僅示出了多種可能的設(shè)置之一。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，在不脫離本發(fā)明精神的情況下，能夠?qū)饫w光柵振動傳感器中各組件的空間位置作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整(例如，可以使所述第三連桿1-13在豎直方向上擺動從而測量豎直方向內(nèi)的振動，也可以將所述光纖光柵振動傳感器整體旋轉(zhuǎn)90°以測量水平方向內(nèi)的振動)。
[0025]由彈簧1-10支撐所述第三連桿1-13，意味著彈簧1-10在初始狀態(tài)下就處于壓縮狀態(tài)。所述彈簧1-10通過彈簧調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1-9調(diào)節(jié)彈簧1-10的壓縮量還啟動限制彈簧1-10位置串動的作用。彈簧調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1-9的限位結(jié)構(gòu)可以是從支撐殼體1-2的內(nèi)側(cè)表面凸出的桿(未示出)，從而將套在該限位結(jié)構(gòu)外側(cè)的彈簧定位；并且/或者，還可以是所述第三連桿1-13下側(cè)設(shè)置的限位孔，以防止彈簧移位。
[0026]在工作狀態(tài)下，所述第三連桿1-13由于受到過載保護(hù)裝置1-12的限制，即使向上擺動到極限位置，也不會與所述彈簧1-10脫離。因此所述彈簧1-10無需通過粘合或其他固定手段固定至所述第三連桿1-13。
[0027]所述連桿機(jī)構(gòu)設(shè)定了第一連桿1-6的轉(zhuǎn)動范圍，最關(guān)鍵的在于:在該范圍內(nèi)，不僅保證了光纖光柵振動傳感器對于外界振動的靈敏度，還保證了應(yīng)變光纖光柵1-4承受的剪切力可以忽略不計。在這種配置中，僅需考慮應(yīng)變光纖光柵1-4的拉伸，這增加了光纖光柵振動傳感器的疲勞壽命。
[0028]可選地，所述第三連桿1-13的第二端固定有質(zhì)量塊1-11，使得能夠根據(jù)所述彈簧1-10的k值(彈性系數(shù))調(diào)節(jié)所述光纖光柵振動傳感器的共振頻率相應(yīng)范圍。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，所述第三連桿1-13本身也能夠具有一定質(zhì)量，因此也可以直接使用具有期望質(zhì)量的第三連桿1-13，而無需所述質(zhì)量塊1-11。所述彈簧1-10構(gòu)成所述振動傳感器的彈簧(k)-阻尼(c)-質(zhì)量(m)單自由度運動系統(tǒng)。調(diào)節(jié)所述彈簧1-10的k值及所述第三連桿上的質(zhì)量塊1-11的m值可調(diào)節(jié)所述光纖光柵振動傳感器的固有頻率及靈敏度。
[0029]優(yōu)選地，所述光纖光柵振動傳感器還包括彈簧調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1-9，所述彈簧調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以例如是使得所述彈簧1-10的整體向支撐殼體1-2內(nèi)部伸長或縮短的機(jī)構(gòu)，其用于調(diào)節(jié)所述彈簧1-10，使得所述第三連桿1-13初始位置保持與所述應(yīng)變光纖光柵1-4基本平行。使用垂直于所述第三連桿1-13設(shè)置的彈簧1-10將所述第三連桿1-13初始地設(shè)置在與所述應(yīng)變光纖光柵1-4基本平行的狀態(tài)。例如，當(dāng)使所述第三連桿1-13能夠在豎直方向上擺動時，上述布置能夠最大限度地提高所述第三連桿1-13對于外界振動中豎直分量的靈敏度，以提高所述光纖光柵振動傳感器的檢測精度。
[0030]可選地，所述過載保護(hù)裝置1-12可以為凹槽或腔。使用凹槽或腔作為過載保護(hù)裝置，能夠分別限定所述第三連桿1-13的運動上限和運動下限。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，還可以使用例如突出于所述支撐殼體的一或兩個突起，以限制所述第三連桿1-13的轉(zhuǎn)動范圍。
[0031]優(yōu)選地，所述應(yīng)變光纖光柵1-4在封裝時施加有預(yù)拉應(yīng)力，該預(yù)拉應(yīng)力用于抵消外界環(huán)境溫度下降引起的中心波長漂移。
[0032]可選地，所述光纖光柵振動傳感器還包括光纖堵頭1-1，所述光纖堵頭1-1設(shè)置在所述支撐殼體1-2上，用于固定、保護(hù)光纖以及密封所述支撐殼體1-2。由于所述應(yīng)變光纖光柵1-4通過光纖向外部傳遞信號，因此所述光纖堵頭1-1能夠防止不恰當(dāng)?shù)耐獠坷Ф鴮?dǎo)致應(yīng)變光纖光柵1-4產(chǎn)生不期望的應(yīng)變；所述光纖堵頭1-1還能防止光纖彎折，并密封所述支撐殼體1-2,使得所述光纖光柵振動傳感器能夠在嚴(yán)酷的室外環(huán)境下正常工作；同時，為了便于多個光纖光柵振動傳感器相互串聯(lián)，所述光纖堵頭1-1還能接續(xù)多個光纖光柵振動傳感器之間的光纖。
[0033]可選地，所述應(yīng)變光纖光柵1-4的第一端通過固定于所述支撐殼體1-2的第一固定塊1-3而封裝在所述支撐殼體1-2上。鑒于應(yīng)變光纖光柵1-4的長度可能較短，因此可以設(shè)置固定于所述支撐殼體1-2的第一固定塊1-3，以在所述支撐殼體1-2的內(nèi)部穩(wěn)固地封裝所述應(yīng)變光纖光柵1-4。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，在不影響應(yīng)變光纖光柵1-4的使用的情況下，也可以將所述應(yīng)變光纖光柵1-4的第一端直接封裝在所述支撐殼體1-2的通孔中，并通過光纖堵頭1-1與外部光纖連接。
[0034]在本發(fā)明的上下文中，“第一固定轉(zhuǎn)軸”和“第二固定轉(zhuǎn)軸”指的是固連至所述支撐殼體的轉(zhuǎn)軸；在所述光纖光柵振動傳感器的操作中，“固定轉(zhuǎn)軸”的位置將始終相對于所述支撐殼體固定；“第一活動轉(zhuǎn)軸”和“第二活動轉(zhuǎn)軸”指的是并不固連至所述支撐殼體的轉(zhuǎn)軸；在所述光纖光柵振動傳感器的操作中，“活動轉(zhuǎn)軸”的位置將并不相對于所述支撐殼體固定。
[0035]事實上，所述第三連桿1-13所附連的第二固定轉(zhuǎn)軸可以借助于固定塊1-8固定至所述支撐殼體1-2 ;同樣，所述第一連桿1-6所附連的第一固定轉(zhuǎn)軸1-5-1也可借助于固定塊(未示出)固定至所述支撐殼體1-2。
[0036]優(yōu)選地，所述光纖光柵振動傳感器還包括位于所述支撐殼體1-2內(nèi)部的光纖段1-14，所述光纖段1-14的第一端連接至所述應(yīng)變光纖光柵1-4的第二端，所述光纖段1-14的第二端連接至所述支撐殼體1-2，并且所述光纖段1-14的長度使得所述光纖段1-14在所述第一連桿1-6的轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)是松弛的。在初始狀態(tài)下或工作中，如果在所述支撐殼體1-2和所述應(yīng)變光纖光柵1-4的一端之間的光纖段是張緊的，就限制了所述第一連桿1-6的轉(zhuǎn)動。在受到外界激勵時，所述第一連桿1-6的轉(zhuǎn)動將可能導(dǎo)致該張緊的光纖段的斷裂；若該光纖段不發(fā)生斷裂，就限制了所述第一連桿1-6的轉(zhuǎn)動，從而發(fā)生漏報的情況。因此，將所述光纖段設(shè)置為在所述第一連桿1-6的轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)是松弛的，能夠保證所述支撐殼體1-2不會在受到外界激勵時拉拽所述應(yīng)變光纖光柵1-4的第二端，從而保證測量信號的真實性和光纖光柵振動傳感器的可靠性。
[0037]本發(fā)明提供的光纖光柵振動傳感器增加了過載保護(hù)裝置，有效的消除了光纖光柵在振動環(huán)境下的剪切力，提高了傳感器的疲勞壽命，且封裝采用固定光纖光柵的兩端，避開柵區(qū)，避免光纖光柵啁啾，提高傳感器的可靠性和穩(wěn)定性。為鐵路沿線危巖落石報警監(jiān)測提供了一種有效的、穩(wěn)定可靠的解決手段。
[0038]本發(fā)明不僅局限于鐵路沿線危巖落石報警監(jiān)測，可廣泛的適用于相類似的工程應(yīng)用，諸如公路工程、安全工程和安保設(shè)施等。
【主權(quán)項】
1.一種光纖光柵振動傳感器，包括: 支撐殼體； 連桿機(jī)構(gòu)，位于所述支撐殼體中，所述連桿機(jī)構(gòu)包括第一連桿、第二連桿、第三連桿、第一固定轉(zhuǎn)軸、第一活動轉(zhuǎn)軸、第二活動轉(zhuǎn)軸、以及第二固定轉(zhuǎn)軸；其中，所述第一固定轉(zhuǎn)軸、第一活動轉(zhuǎn)軸、第二活動轉(zhuǎn)軸、以及第二固定轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)軸方向相互平行并且均垂直于應(yīng)變光纖光柵的長度方向；所述第一固定轉(zhuǎn)軸和第二固定轉(zhuǎn)軸固定至支撐殼體；所述第一連桿的第一端能夠繞所述第一固定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，所述第一連桿的第二端通過第一活動轉(zhuǎn)軸與所述第二連桿的第一端連接，所述第二連桿的第二端通過第二活動轉(zhuǎn)軸與所述第三連桿的第一端連接，所述第三連桿能夠繞位于自身的兩端之間的第二固定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，所述第三連桿的第二端呈自由狀態(tài)；所述應(yīng)變光纖光柵的第一端封裝在所述支撐殼體上，應(yīng)變光纖光柵的第二端封裝在所述第一連桿上，并且所述應(yīng)變光纖光柵的長度方向垂直于所述第一連桿的長度方向；所述第一連桿的長度方向垂直于所述第二連桿的長度方向，所述第二連桿的長度方向平行于所述第三連桿的長度方向； 彈簧，所述彈簧支撐所述第三連桿，使得所述第三連桿保持在與所述應(yīng)變光纖光柵基本平行的狀態(tài)；以及 過載保護(hù)裝置，所述過載保護(hù)裝置固定在所述支撐殼體內(nèi)側(cè)，用于限定所述第三連桿的第二端的運動范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵振動傳感器，其中所述第三連桿的第二端固定有質(zhì)量塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵振動傳感器，所述光纖光柵振動傳感器還包括彈簧調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于使得所述彈簧的整體向支撐殼體內(nèi)部伸長或縮短。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵振動傳感器，其中所述過載保護(hù)裝置是凹槽或腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵振動傳感器，其中所述應(yīng)變光纖光柵在封裝時施加有預(yù)拉應(yīng)力，該預(yù)拉應(yīng)力用于抵消外界環(huán)境溫度下降引起的中心波長漂移。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵振動傳感器，所述光纖光柵振動傳感器還包括光纖堵頭，所述光纖堵頭設(shè)置在所述支撐殼體上，用于固定、保護(hù)光纖以及密封所述支撐殼體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵振動傳感器，其中所述應(yīng)變光纖光柵的第一端通過固定于所述支撐殼體的第一固定塊而封裝在所述支撐殼體上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵振動傳感器，所述光纖光柵振動傳感器還包括位于所述支撐殼體內(nèi)部的光纖段，所述光纖段的第一端連接至所述應(yīng)變光纖光柵的第二端，所述光纖段的第二端連接至所述支撐殼體，并且所述光纖段的長度使得所述光纖段在所述第一連桿的轉(zhuǎn)動范圍內(nèi)是松弛的。
【專利摘要】公開了一種光纖光柵振動傳感器，所述光纖光柵振動傳感器包括支撐殼體、連桿機(jī)構(gòu)、彈簧、以及過載保護(hù)裝置，所述連桿機(jī)構(gòu)包括第一連桿、第二連桿、第三連桿、第一固定轉(zhuǎn)軸、第一活動轉(zhuǎn)軸、第二活動轉(zhuǎn)軸、以及第二固定轉(zhuǎn)軸。借助于第二連桿的傳動，第三連桿在與光纖光柵垂直的方向上的擺動可以有效地轉(zhuǎn)換成第一連桿在與光纖光柵平行的方向上的擺動，有效地避免了光纖光柵橫向方向上的剪切力，提高了傳感器的可靠性和穩(wěn)定性。
【IPC分類】G01H9-00
【公開號】CN104880243
【申請?zhí)枴緾N201410068353
【發(fā)明人】許明, 毛獻(xiàn)輝, 張植俊, 劉云飛, 曹學(xué)光, 翟江蘭, 于國瑞, 耿振, 姜婷, 康凱, 劉單
【申請人】同方威視技術(shù)股份有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2014年2月27日
【公告號】WO2015127814A1