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申请/专利权人：江苏科技大学

摘要：本发明公开了一种感测装置感测二维加速度的方法，该感测装置在其光纤探头中利用单模光纤和光纤护套以特殊的构造方式形成法布里‑珀罗谐振腔，利用光谱分析设备基于光纤法布里‑珀罗谐振腔原理的分析方法处理信号，实现实时配合质量块感测二维加速度。该感测装置具有结构简单、灵敏度高、温度自补偿、抗电磁干扰、无污染、耐久性好和实时监测等优点，对海洋工程建设、海洋结构健康监测等领域，特别适应于对传感装置有长时间工作、防爆、防水、防腐、小型化且抗电磁干扰等要求的场合。

主权项：1.一种感测装置感测二维加速度的方法，其特征在于，所述感测装置包括光纤探头1，其包括柔性的横截面呈圆形的光纤护套11和四根单模光纤12；所述光纤护套11设置有自其端面向内沿长度方向延伸的四个盲孔13，所述四个盲孔13围绕光纤护套11的中心轴线等间距对称排布，盲孔13的底面形成反射面14，且四个所述反射面14均处在垂直于所述中心轴线的同一平面上；所述四根单模光纤12一一对应地同轴插入设置于所述盲孔13中，并与所述反射面14之间留有间隙形成法布里-珀罗谐振腔；固定部2，其连接所述光纤护套11，用于将所述光纤探头1固定于被测物体上；光谱分析设备3，其向所述四根单模光纤12发射宽频光，接收并分析所述四根单模光纤12传递的信号，所述感测二维加速度的方法包括如下步骤：1将光纤探头牢固粘合于被测物上，并保持探头垂直悬空；2端部质量块在惯性力作用下使光纤探头发生弯曲变形，进而导致单模光纤与反射面的间隙发生变化；3通过光谱分析设备对各法布里-珀罗谐振腔的腔长进行实时分析，得到变形状态及加速度方向；4通过被测物加速度与光纤探头变形状态之间的关系，得到被测物的加速度，所述步骤3中，当装置弯曲的中性面未通过任一单模光纤的中心时，两根单模光纤处于受压区，另两根单模光纤处于受拉区；定义经过所述光纤护套横截面圆心、指向受压区、平行于相邻两根腔长变化乘积为负数的单模光纤中心连线的方向为参考方向，则加速度方向与参考方向的夹角α为： 其中，k＝r1r2，r1为受拉区内距离中性面较近的第一单模光纤的中心与中性面的距离，r2为受压区内与所述第一单模光纤相邻的第二单模光纤的中心与中性面的距离；当装置弯曲的中性面通过任一单模光纤的中心时，加速度方向为腔长变长的单模光纤指向腔长缩短的单模光纤；所述步骤4中，传感装置近似为无重力等截面弹性杆件，端部质量块产生惯性力，得到被测物加速度a与法布里-珀罗谐振腔的腔长变化关系表达式： 其中，lfi为第i根单模光纤在光纤护套内部的长度，l0i为第i根单模光纤变形前对应的腔长，Δlti为第i根单模光纤对应的腔长变化量，i为单模光纤的编号，i＝1,2,3,4，ri为单模光纤i的中心与中性面的距离，E为光纤探头的弹性模量，ms为质量块的质量。

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