一种适用于大型设备低频振动监测的高灵敏光纤加速度传感器

本发明属于机械振动测量，特别是涉及一种适用于船舶柴油机气缸套等大型设备低频振动监测的高灵敏光纤加速度传感器。

背景技术：

1、在当今的工业领域和科学研究中，针对大型设备的振动监测意义非凡。大型设备运作时通常会出现各类振动，精确测定这些振动对于保障仪器正常运行、开展性能评估以及进行故障诊断等工作，均起着关键作用。

2、不过，现有的振动测量技术于低频且对灵敏度要求极高的场景下，常常显现出一定的缺陷。传统传感器在低频测量时，可能存在精度欠佳的情况，难以捕获细微的振动变动，亦或在灵敏度上无法契合复杂的测量需求。

3、伴随科技的持续进步，对大型设备振动测量的标准逐步提升，尤其在一些特定范畴，像是精密仪器制造、高端装备研发等方面，迫切需要能够精准探测低频振动且具有高灵敏度的传感器。在此情形之下，光纤加速度传感器顺势而生。其凭借自身独有的优势，有希望在低频率且对灵敏度有高要求的场景中，达成对诸如船舶柴油机气缸振动监测等大型设备振动的精确测量，为相关领域的进步给予关键的技术支撑与保障。

技术实现思路

1、本发明目的是为了解决现有技术中的问题，提出了一种适用于大型设备低频振动监测的高灵敏光纤加速度传感器。本发明的光纤光栅加速度传感器灵敏度相比其他传感器更高，可测量低频的振动信号，更容易分辨可能存在的异常振动，为大型设备的安全运行提供可靠的监测保障。

2、本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种适用于大型设备低频振动监测的高灵敏光纤加速度传感器，所述传感器包括u型底座1、悬臂梁2、光纤光栅3、质量块4和限位杆5；悬臂梁2固定在u型底座1的横杆上，所述悬臂梁2包括两个一等厚度梁21、二等厚度梁22和竖梁，两个一等厚度梁21与竖梁垂直设置，二等厚度梁22设置在两个一等厚度梁21之间并长于一等厚度梁21，所述质量块4的侧壁与二等厚度梁22末端通过螺栓链接；所述质量块4的底部与u型底座1存在间隙；所述质量块4的另一侧壁设置有凸起块，凸起块置于限位杆5的两个横限位杆之间；所述限位杆5固定在u型底座1的横杆上，其用于限制质量块4的凸起块的上下振动；所述光纤光栅3贯穿u型底座1、悬臂梁2、质量块4和限位杆5。

3、进一步地，所述两个一等厚度梁21平行设置，上方的一等厚度梁21的上表面与下方的一等厚度梁21的下表面对应位置均设有一号导纤槽23，用于放置光纤光栅3。

4、进一步地，竖梁上设置有上下两个竖梁孔26，用于放置光纤光栅3，所述质量块4的侧壁上下对应设置有二号导纤槽41，两个二号导纤槽41对应竖梁孔26的位置处开设两个导纤孔，用于放置光纤光栅3。

5、进一步地，所述限位杆5包括竖限位杆和两个横限位杆，两个横限位杆相互平行并与竖限位杆垂直设置，两个横限位杆靠近边缘处均设有限位孔51用于安装螺栓，上方横限位杆安装的螺栓螺杆朝下伸出横限位杆，下方横限位杆安装的螺栓螺杆朝上伸出横限位杆，所述凸起块置于上螺杆和下螺杆之间。

6、进一步地，所述两个横限位杆与质量块4的另一侧壁之间留有间隙。

7、进一步地，所述u型底座1的两个竖杆上均设有光纤孔11用于放置光纤光栅3。

8、进一步地，所述限位杆5的竖限位杆上对应质量块4两个导纤孔的位置处开设有两个竖限位孔52用于放置光纤光栅3。

9、进一步地，所述光纤光栅3距离二等厚度梁22的距离d为3mm，所述二等厚度梁22的厚度为1mm，长度为25mm，宽度为10mm。

10、进一步地，所述质量块4长30mm，宽19mm，高25mm。

11、进一步地，所述质量块4还配置有配重块，用于满足不同灵敏度的需求。

12、与现有技术相比，本发明所述传感器的有益效果为：

13、本发明所述的光纤光栅加速度传感器展现出了诸多独特而卓越的特性。其具备超高的灵敏度，能够极其敏锐地感知到微小的振动变化，即使是在船舶气缸等大型设备复杂的运行环境中，也能精准捕捉到细微的振动信号。

14、在船舶气缸监测方面，它能够实时、精确地测量气缸的振动情况，无论是低频的微弱振动还是复杂振动，都能准确获取相关数据。通过对这些数据的分析，能够及时发现气缸可能存在的异常振动或形变，为船舶的安全运行提供可靠的监测保障。

15、同时，对于其他大型设备的振动信号的测量，该传感器也表现出了强大的适应性和可靠性。它可以轻松安装在各种大型设备上，稳定地进行长期监测，为仪器的状态评估和维护决策提供关键依据。

16、与传统传感器相比，它在高灵敏度和广泛适用性方面具有明显优势，有效解决了以往在大型设备振动形变测量中存在的精度不足、难以适应复杂环境等问题，开创了振动监测的新局面，为相关领域带来了创新性的技术突破。

1.一种适用于大型设备低频振动监测的高灵敏光纤加速度传感器，其特征在于，所述传感器包括u型底座(1)、悬臂梁(2)、光纤光栅(3)、质量块(4)和限位杆(5)；悬臂梁(2)固定在u型底座(1)的横杆上，所述悬臂梁(2)包括两个一等厚度梁(21)、二等厚度梁(22)和竖梁，两个一等厚度梁(21)与竖梁垂直设置，二等厚度梁(22)设置在两个一等厚度梁(21)之间并长于一等厚度梁(21)，所述质量块(4)的侧壁与二等厚度梁(22)末端通过螺栓连接；所述质量块(4)的底部与u型底座(1)存在间隙；所述质量块(4)的另一侧壁设置有凸起块，凸起块置于限位杆(5)的两个横限位杆之间；所述限位杆(5)固定在u型底座(1)的横杆上，其用于限制质量块(4)的凸起块的上下振动；所述光纤光栅(3)贯穿u型底座(1)、悬臂梁(2)、质量块(4)和限位杆(5)。

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述两个一等厚度梁(21)平行设置，上方的一等厚度梁(21)的上表面与下方的一等厚度梁(21)的下表面对应位置均设有一号导纤槽(23)，用于放置光纤光栅(3)。

3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，竖梁上设置有上下两个竖梁孔(26)，用于放置光纤光栅(3)，所述质量块(4)的侧壁上下对应设置有二号导纤槽(41)，两个二号导纤槽(41)对应竖梁孔(26)的位置处开设两个导纤孔，用于放置光纤光栅(3)。

4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述限位杆(5)包括竖限位杆和两个横限位杆，两个横限位杆相互平行并与竖限位杆垂直设置，两个横限位杆靠近边缘处均设有限位孔(51)用于安装螺栓，上方横限位杆安装的螺栓螺杆朝下伸出横限位杆，下方横限位杆安装的螺栓螺杆朝上伸出横限位杆，所述凸起块置于上螺杆和下螺杆之间。

5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述两个横限位杆与质量块(4)的另一侧壁之间留有间隙。

6.根据权利要求5所述的传感器，其特征在于，所述u型底座(1)的两个竖杆上均设有光纤孔(11)用于放置光纤光栅(3)。

7.根据权利要求6所述的传感器，其特征在于，所述限位杆(5)的竖限位杆上对应质量块(4)两个导纤孔的位置处开设有两个竖限位孔(52)用于放置光纤光栅(3)。

8.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述光纤光栅(3)距离二等厚度梁(22)的距离d为3mm，所述二等厚度梁(22)的厚度为1mm，长度为25mm，宽度为10mm。

9.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述质量块(4)长30mm，宽19mm，高25mm。

10.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述质量块(4)还配置有配重块，用于满足不同灵敏度的需求。