一种带有横向限振结构的光纤检波器的制作方法

本实用新型涉及光纤检测技术领域，尤其涉及一种带有横向限振结构的光纤检波器。

背景技术：

天然地震监测需要高灵敏度、高精度的低频地震监测手段，光纤地震检波器属于新一代地震检波器；矿产资源勘察需要配备高性能检波器。应用光纤干涉技术进行振动测量是一种高灵敏度、高精度、动态范围大、抗电磁干扰、体积小的测量方式，许多国家和地区也将其列为重点研发技术之一。张文涛等人(推挽式检波器，专利号：201110194952.8)提出了一种推挽式结构的检波器，采用膜片方式作为弹性元件，膜片和光纤之间无法直接耦合，必须加入第三种胶合剂，降低了检波器的灵敏度以及使用年限。赵曰峰等人(一种迈克尔逊光纤干涉仪用的敏感元件，专利号：201320571206.0)提出了可用于迈克尔逊干涉仪测量震动的顺变柱体敏感元件，但未加入横向限振结构，使其振动测量的横向效应无法去除。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种应用光纤干涉原理对振动信号采集，具有体积小、灵敏度高、精度高、动态范围大、抗电磁干扰、横向限振的优势的光纤检波器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种带有横向限振结构的光纤检波器，包括安装座、输入光纤、输出光纤和传感臂，所述安装座内设有安装腔，所述传感臂贴紧安装在安装腔内，所述传感臂设有质量块，所述质量块的上下两端均设置有弹性柱，所述质量块中部套装有横向限振片，所述安装座内安装有耦合器，所述耦合器包括第一耦合器和第二耦合器，所述输入光纤连接第一耦合器，并输出一对缠绕光纤，所述一对缠绕光纤分别缠绕在弹性柱上且均与第二耦合器连接，所述第二耦合器输出端连接输出光纤。

作为上述技术方案的改进，所述质量块呈圆柱状，所述质量块包括第一质量块和第二质量块，所述第一质量块通过一连接块安装在第二质量块上。

作为上述技术方案的改进，所述横向限振片套装在连接块上，且通过螺钉固定在安装座上。

作为上述技术方案的改进，其特征在于：所述横向限振片为铜片，厚度为0.01～0.2mm。

作为上述技术方案的改进，所述第一耦合器采用1×2耦合器，所述第二耦合器采用3×3耦合器。

作为上述技术方案的改进，所述弹性柱采用硅橡胶制成。

作为上述技术方案的改进，所述输入光纤和输出光纤均采用单模光纤。

作为上述技术方案的改进，所述缠绕光纤采用G657单模光纤。

本实用新型的有益效果有：

本实用新型提供了一种带有横向限振结构的光纤检波器，本实用新型利用光纤干涉原理对振动信号采集，具有体积小、灵敏度高、精度高、动态范围大、抗电磁干扰、横向限振的优势，可用于天然地震监测，人工地震检测，声波探测等领域。与现有检波器比较，本实用新型具有如下优势：

一、检测精度高、监测灵敏度高、抗电磁干扰；

二、带有横向限振片，具有较高的横向限振能力；

三、多个探头可以采用并联构成三分量高精度振动波测量；

四、自制检波器，具有体积小、成本低、抗腐蚀、一致性好的优点。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明，其中：

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中横向限振片的结构示意图。

具体实施方式

参见图1和图2，本实用新型的一种带有横向限振结构的光纤检波器，包括安装座1、输入光纤2、输出光纤3和传感臂4，所述安装座1内设有安装腔，所述传感臂4贴紧安装在安装腔内，所述传感臂4设有质量块41，所述质量块41呈圆柱状，所述质量块41包括第一质量块411和第二质量块412，所述第一质量块411通过一连接块413安装在第二质量块412上。所述质量块41的上下两端均设置有弹性柱42，弹性柱42采用硅橡胶制成，增加弹性，使得检波器在测量时能提高振动环境中的测量精度。弹性柱42两端分别与安装座1以及质量块41紧密连接；所述质量块41中部套装有横向限振片43，所述横向限振片43套装在连接块413上，且通过螺钉固定在安装座1上，横向限振片起着弹簧阻尼作用，所述横向限振片43为铜片或者碳纤维片，厚度为0.01-0.2mm，利用这样小厚度的横向限振片43可以增加灵敏度，使检波器的检测精度增加。由此整个装置构成了一个弹簧-质量-阻尼结构的感应器。

其中，所述安装座1内安装有耦合器5，所述耦合器5包括第一耦合器51和第二耦合器52，所述输入光纤2连接第一耦合器51，并输出一对缠绕光纤6，一对缠绕光纤6分别缠绕弹性柱42后均连接第二耦合器52，所述第二耦合器52输出端连接输出光纤3。由于所述输入光纤2和输出光纤3均采用单模光纤，所以缠绕光纤6亦采用单模光纤，且使用G657型号，这样可以使检波器的尺寸做成小型化。进一步，所述第一耦合器51采用规格为1×2耦合器或2×2耦合器，所述第二耦合器52采用3×3耦合器，第二耦合器52采用3×3耦合器是为了利用其2π/3相位差的特性更容易得到正交波，使得检测结果更加准确。

在本实施例中采用一束相干光被1×2耦合器分成两束，经过1×2耦合器相连接的上下两根缠绕光纤6，两根缠绕光纤6分别缠绕在两组弹性柱42上并与弹性柱42耦合成为传感臂4，弹性柱42两端分别与安装座1以及质量块41紧密连接，安装座1与被测物紧固后，被测物振动，引起质量块41在惯性作用下振动，同时横向限振片43限制了质量块41与传感臂4的横向响应，两组传感臂4分别被拉、压引起光纤中光程的变化，将两路光在3×3耦合器中合成干涉光，干涉光携带振动信息输出，得到两路具有相位差为2π/3的干涉信号且这两路干涉信号中携带了振动信息，

其中3×3耦合器输出的干涉信号由上下两组缠绕光纤6输出时的信号形式分别为：I₃₁＝I₂+I₂sin(Δα-2π/3)，I₃₂＝I₂+I₂sin(Δα+2π/3)，其中Δα＝k(l₆₁-l₆₂)为上、下两组缠绕光纤6的光纤长度引起的光程差变化，I₂为输入光纤2的信号，I₃₁和I₃₂均为输出光纤3的输出信号，l₆₁和l₆₂分别为上下缠绕光纤6的长度。干涉臂的变化导致两个长度变化，引起的是光波场中光波相位的变化，因此，采用该实用新型充分发挥了干涉测量振动的高精度测量、高灵敏度测量优势，从而实现了检波。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施方式而已，但本实用新型并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。