一种发电机定子端部光纤加速度传感器的制作方法

本技术涉及一种传感器，属于机械振动测量领域，尤其涉及一种发电机定子端部光纤加速度传感器。

背景技术：

1、近年来，我国经济、科技发展迅速，各类工程技术领域飞速进步，对工程结构的振动信号进行高质量测量与分析的需求也越发迫切。机组在运行时会受到水力、电气、机械等多方面因素的影响，不可避免的会产生复杂振动，当机组本身存在缺陷或有外加负载时，长时间的振动会降低机组效率，损坏水轮机组零件，严重危害发电机组的供电质量、机组寿命等方面，甚至会带来难以挽回的灾难，因此对工程结构进行振动监测具有重要意义。

2、在工程应用及实际环境中的振动信号多为高频信号，振动的加速度幅值也较大，可以相对容易地拾取振动信号。然而，在工业领域中，很多机械设备故障尤其是发电子组最早出现故障时，其主要表现在低频振动信号上，因此需要格外关注对低频信号的拾取和分析。

3、虽然现有技术通过采用悬臂梁配合光纤光栅加速度传感器来解决拾取低频信号的问题，但仍具有以下缺陷：

4、现有技术中的悬臂梁的结构与质量分布没有针对提升传感器灵敏度进行设计。

5、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是克服现有技术中存在的悬臂梁的结构与质量分布没有针对提升传感器灵敏度进行设计的缺陷与问题，提供一种提升传感器灵敏度的悬臂梁结构与质量分布的发电机定子端部光纤加速度传感器。

2、为实现以上目的，本实用新型的技术解决方案是：

3、一种发电机定子端部光纤加速度传感器，其特征在于：所述光纤加速度传感器包括基座、一等厚度梁、悬臂梁与光纤；

4、所述悬臂梁包括主质量块、副质量块与二等厚度梁；所述主质量块的下部与副质量块的侧壁相连，所述主质量块的中部与二等厚度梁相连，所述二等厚度梁位于副质量块的上方；所述主质量块的顶部设置有二号导纤槽，所述二号导纤槽为朝主质量块上方单向开口的凹槽；所述悬臂梁的底部高于基座的底部；

5、所述二等厚度梁远离主质量块的一端与一等厚度梁相连；

6、所述一等厚度梁远离二等厚度梁的一端与基座的中部相连；

7、所述基座的顶部设置有一号导纤槽，所述一号导纤槽为朝基座上方单向开口的凹槽；

8、所述光纤的一端固定于一号导纤槽内，光纤的中部固定于二号导纤槽内，所述光纤在竖直方向上高于一等厚度梁与二等厚度梁。

9、所述光纤分为测量光纤与测温光纤，所述测量光纤与测温光纤相连；所述测量光纤为光纤上固定于一号导纤槽与二号导纤槽之间的部位，所述测温光纤为光纤从二号导纤槽穿出至光纤尾部的部位；

10、所述测温光纤与测量光纤固定于同一高度平面上。

11、所述副质量块与二等厚度梁之间设置有间隙；所述间隙的宽度小于副质量块的宽度。

12、所述一等厚度梁与二等厚度梁的厚度相同，所述一等厚度梁的宽度小于二等厚度梁的宽度。

13、所述一等厚度梁与二等厚度梁的宽度比为1:1.5。

14、所述悬臂梁的下方设置有一个限位装置，该限位装置的顶部与悬臂梁的底部相连；所述限位装置产生与悬臂梁运动方向相反的作用力。

15、所述限位装置为一个高弹性模量的弹簧。

16、所述一号导纤槽与二号导纤槽的深度相同，所述一号导纤槽与二号导纤槽的宽度相同；

17、所述一号导纤槽的底部高于一等厚度梁；所述二号导纤槽的底部高于二等厚度梁。

18、所述传感器还包括有一个外壳，所述外壳套在基座、一等厚度梁与悬臂梁的外部；

19、所述外壳靠近基座的侧壁上设置有光纤进孔与光纤出孔，所述光纤进孔与光纤出孔均为贯穿通孔，光纤进孔与光纤出孔位于同一高度平面上，所述光纤进孔与一号导纤槽相对设置；

20、所述光纤从外壳的外部穿过光纤进孔到达外壳的内部，所述光纤从外壳的内部穿过光纤出孔到达到外壳的外部。

21、所述外壳的顶部设置有四个顶螺栓孔，所述顶螺栓孔分布于外壳顶部的四周，每个顶螺栓孔内均设置有顶螺栓；

22、所述基座的顶部设置有两个基座螺栓孔，所述基座螺栓孔分布于一号导纤槽的两侧，基座螺栓孔内设置有基座螺栓；所述外壳底部对应基座螺栓孔设置有两个底螺栓孔；

23、所述限位装置的底部固定于外壳的底部上。

24、与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

25、1、本实用新型一种发电机定子端部光纤加速度传感器中，所述传感器中包括基座、一等厚度梁与悬臂梁；所述基座通过一等厚度梁与悬臂梁相连；所述基座的顶部设置有一号导纤槽，所述一号导纤槽为朝基座上方单向开口的凹槽；所述一等厚度梁与基座的中部相连；所述悬臂梁包括有主质量块、副质量块与二等厚度梁；所述主质量块的下部与副质量块的侧壁相连，所述主质量块的中部与二等厚度梁相连，所述二等厚度梁位于副质量块的上方；所述二等厚度梁远离主质量块的一端与一等厚度梁相连；所述主质量块的顶部设置有二号导纤槽，所述二号导纤槽为朝主质量块上方单向开口的凹槽；所述悬臂梁的底部高于基座的底部；所述光纤的一端固定于一号导纤槽内，光纤的中部固定于二号导纤槽内，所述光纤在竖直方向上高于一等厚度梁与二等厚度梁，应用时，基座的底部与待测物体固定连接，待测物体的振动带动基座同时振动，基座通过一等厚度梁将振动传递给悬臂梁，悬臂梁在惯性的作用下产生相对于待测物体的位移，该相对位移会导致一等厚度梁、二等厚度梁与悬空的光纤产生形变；而在二等厚度梁的下方添加副质量块，改变了悬臂梁的结构，增加了悬臂梁的总重量也改变了悬臂梁的质量分布，从而增加了悬臂梁的惯性力，所以放大了悬臂梁的振动，从而使传感器获得了更高的灵敏度。因此，本实用新型的悬臂梁结构与质量分布可以提升传感器灵敏度。

26、2、本实用新型一种发电机定子端部光纤加速度传感器中，所述光纤分为测量光纤与测温光纤，所述测量光纤与测温光纤相连；所述测量光纤为光纤上固定于一号导纤槽与二号导纤槽之间的部位，所述测温光纤为光纤从二号导纤槽穿出至光纤尾部的部位；所述测温光纤与测量光纤固定于同一高度平面上，应用时，光纤通过计算波长偏移量来计算振动变化或环境的温度变化，测量光纤固定于一号导纤槽与二号导纤槽之间，主要用于测量振动变化，测温光纤固定于外壳内壁上，几乎不受振动影响，所以测温光纤的波长变化量主要是由温度变化引起的，测得测量光纤与测温光纤的波长偏移量后，使用测量光纤的波长偏移量减去测温光纤的波长偏移量即可得到准确的波长偏移量。因此，本实用新型准确度高。

27、3、本实用新型一种发电机定子端部光纤加速度传感器中，所述副质量块与二等厚度梁之间设置有间隙；所述间隙的宽度小于副质量块的宽度，应用时，一等厚度梁与二等厚度梁因基座的作用而振动时，跟随振动的悬臂梁内部会产生应力，应力可能会使悬臂梁变形或开裂，而设置间隙可以减小应力的集中程度，所以间隙可以缓解应力，延长悬臂梁的使用寿命。因此，本实用新型使用寿命长。

28、4、本实用新型一种发电机定子端部光纤加速度传感器中，所述一等厚度梁与二等厚度梁的厚度相同，所述一等厚度梁的宽度小于二等厚度梁的宽度，所述一等厚度梁与二等厚度梁的宽度比为1:1.5，应用时，二等厚度梁的宽度大于一等厚度梁的宽度，所以二等厚度梁的抗弯曲强度与承载能力更强，增大了振动的测量范围。因此，本实用新型测量范围广。

29、5、本实用新型一种发电机定子端部光纤加速度传感器中，所述悬臂梁的下方设置有一个限位装置，该限位装置的顶部与悬臂梁的底部相连；所述限位装置产生与悬臂梁运动方向相反的作用力，所述限位装置为一个高弹性模量的弹簧，应用时，当悬臂梁向下移动时，限位装置产生向上的作用力，从而减小了悬臂梁向下移动的幅度；当悬臂梁向上移动时，限位装置产生了向下的作用力，从而减小了悬臂梁向上移动的幅度，所以限位装置能够限制悬臂梁因惯性产生的上下移动的幅度，所以起到了保护传感器的作用；该限位装置对形变强度的影响较小，即对光纤的波长偏移量的影响较小。因此，本实用新型耐用度好。

30、6、本实用新型一种发电机定子端部光纤加速度传感器中，所述一号导纤槽与二号导纤槽的深度相同，所述一号导纤槽与二号导纤槽的宽度相同；所述一号导纤槽的底部高于一等厚度梁；所述二号导纤槽的底部高于二等厚度梁，应用时，光纤固定于一号导纤槽与二号导纤槽，因一号导纤槽与二号导纤槽的底部高于一等厚度梁与二等厚度梁，所以光纤高于一等厚度梁与二等厚度梁，即光纤不直接接触于一等厚度梁与二等厚度梁，所以可以避免光纤产生啁啾效应，还可以有效放大光纤的应变。因此，本实用新型可以避免啁啾效应。

31、7、本实用新型一种发电机定子端部光纤加速度传感器中，所述传感器还包括有一个外壳，所述外壳套在基座、一等厚度梁与悬臂梁的外部；所述外壳靠近基座的侧壁上设置有光纤进孔与光纤出孔，所述光纤进孔与光纤出孔均为贯穿通孔，光纤进孔与光纤出孔位于同一高度平面上，所述光纤进孔与一号导纤槽相对设置；所述光纤从外壳的外部穿过光纤进孔到达外壳的内部，所述光纤从外壳的内部穿过光纤出孔到达到外壳的外部，所述外壳的顶部设置有四个顶螺栓孔，所述顶螺栓孔分布于外壳顶部的四周，每个顶螺栓孔内均设置有顶螺栓；所述基座的顶部设置有两个基座螺栓孔，所述基座螺栓孔分布于一号导纤槽的两侧，基座螺栓孔内设置有基座螺栓；所述外壳底部对应基座螺栓孔设置有两个底螺栓孔；所述限位装置的底部固定于外壳的底部上，应用时，外壳包裹在基座、一等厚度梁与悬臂梁的外部，外壳由无磁性、耐高温的非金属材料制作，因此该传感器可以在高电压强电磁以及高温的恶劣环境下工作；外壳的顶部采用螺栓与外壳侧壁连接，连接方便稳固，也便于拆开检查；基座通过螺栓与外壳的底部固定，方便高效。因此，本实用新型适用场景广泛且连接稳固。