專利名稱：一種觸須式非金屬振動(dòng)傳感光纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種振動(dòng)傳感光纜，尤其涉及一種觸須式非金屬振動(dòng)傳感光纜，屬于傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在光纜中，當(dāng)有外界擾動(dòng)作用在光纜上時(shí)，將引起光纜中光纖長(zhǎng)度和折射率等光 學(xué)傳輸特性的變化，從而引起感應(yīng)光線中傳輸光相位的變化?；谝环N反饋環(huán)結(jié)構(gòu)可以使 得光纖中兩路光束形成顯著干涉，當(dāng)有外界擾動(dòng)作用在光纜上時(shí)，將引起光纜中光纖長(zhǎng)度 和折射率等光學(xué)傳輸特性的變化，從而引起光纖中傳輸?shù)母缮婀庀辔坏淖兓?，?jīng)由相位的 改變，造成輸出光的強(qiáng)度改變，進(jìn)而得知待測(cè)物理場(chǎng)的變化。通過公式推導(dǎo)可得，傳輸光相 位的變化與光纖內(nèi)部的軸向應(yīng)變成正比，即與外加力學(xué)量成正比，從而建立起光學(xué)量與力 學(xué)量的聯(lián)系，這就是光纖應(yīng)變傳感器的基礎(chǔ)。目前，無論是傳輸光纜還是傳感光纜，外層保護(hù)套通常采用圓形結(jié)構(gòu)，單位長(zhǎng)度的 表面積小。對(duì)于感應(yīng)應(yīng)力、壓強(qiáng)引起的振動(dòng)的傳感光纜，可檢測(cè)范圍有限。因此一般需要綁 扎或者敷設(shè)于傳感器件(鐵絲網(wǎng)、木板等)上，通過這些傳感器件來增加感應(yīng)面積，擴(kuò)大檢 測(cè)范圍。對(duì)于吸能即對(duì)振動(dòng)不敏感的傳感器件，傳感光纜的檢測(cè)靈敏度會(huì)很低。因此，傳感 光纖應(yīng)的檢測(cè)范圍和靈敏度受到安裝環(huán)境的影響，應(yīng)用起來十分不便。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種觸須式非金屬振 動(dòng)傳感光纜，通過觸須狀外層保護(hù)套增加了傳感光纜單位長(zhǎng)度的表面積，擴(kuò)大了檢測(cè)范圍， 提高了檢測(cè)靈敏度。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種觸須式非金屬振動(dòng)傳感光纜，包括觸須式外 層保護(hù)套、兩根單模光纖和一束增強(qiáng)芳綸纖維，增強(qiáng)芳綸纖維介于兩根單模光纖之間，兩根 單模光纖由觸須式外層保護(hù)套進(jìn)行保護(hù)，所述的觸須式外層保護(hù)套的橫截面為菱形，沿觸 須式外層保護(hù)套的徑向、在菱形最長(zhǎng)對(duì)角線的兩個(gè)頂點(diǎn)位置每隔固定間距對(duì)稱開有半圓形 的凹槽。所述相鄰半圓形凹槽之間的中心間距為10_20mm，每個(gè)半圓形凹槽的半徑為 3-8mm。所述觸須式外層保護(hù)套橫截面的最長(zhǎng)對(duì)角線與相鄰邊長(zhǎng)的夾角為15° -30°。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于為了克服圓形外層保護(hù)套的傳感光纜易 受環(huán)境影響的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種對(duì)應(yīng)力、壓強(qiáng)引起的振動(dòng)敏感的非金屬振動(dòng)光 纜，利用兩根單模光纖、增強(qiáng)芳綸纖維和觸須狀外層保護(hù)套構(gòu)成一種具有較大接觸面積的 振動(dòng)光纜，此種結(jié)構(gòu)可以通過觸須狀外層保護(hù)套來增加傳感光纜單位長(zhǎng)度的表面積，并且 可以不借助于傳感器件，直接作為檢測(cè)器件使用，有效地增強(qiáng)了適用性，擴(kuò)大了檢測(cè)范圍， 提高了檢測(cè)靈敏度。
圖1為本實(shí)用新型的工作原理圖；圖2為本實(shí)用新型的截面視圖；圖3為本實(shí)用新型觸須狀外層保護(hù)套的外形圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明本實(shí)用新型采用干涉式光纖傳感技術(shù)設(shè)計(jì)而成，利用光纖受到所檢測(cè)物理場(chǎng)感應(yīng)，如溫度、壓力或振動(dòng)等，使導(dǎo)光相位產(chǎn)生延遲，經(jīng)由相位的改變，造成輸出光的強(qiáng)度改 變，進(jìn)而得知待測(cè)物理場(chǎng)的變化。如圖1所示，入射光源是超輻射發(fā)光二極管(SLD)光源， 3X3耦合器(品字形排列)，反饋回路是一段延時(shí)為T光纖延時(shí)線，D是擾動(dòng)源(擾動(dòng)信號(hào) 的位置，可為光纜上的任意位置)，反射端是鏡面反射端(可采用法拉第旋轉(zhuǎn)鏡或者在光纖 端頭鍍反射膜的方法，反射率約75% )，PIN是光電二極管，信號(hào)處理系統(tǒng)是包含數(shù)據(jù)采集 卡、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理程序在內(nèi)的整套系統(tǒng)。只有形成干涉的光才能夠攜帶擾動(dòng)點(diǎn)D的相位 信息，根據(jù)3X3耦合器分光比為1 1 1的特點(diǎn)，確定光路路徑如表1所示表1光路路徑表 由表1和圖1可見，入射光經(jīng)過反射被光電二極管接收，最強(qiáng)的一路光路為 b-e-f-e-c，但是沒有與其光程相近的另一路光，所以，這一路光的作用只是增大直流部分 的光強(qiáng)，并不會(huì)影響最后的結(jié)果。而同為3次經(jīng)過耦合器，因而，光振幅相同、且光程相近的 b-d-a-e-f-c和b-e-f-e-a-d-c兩路光線，后者比前者在受到擾動(dòng)的時(shí)間上延時(shí)了 T，二者 可形成干涉，并且，其相干光攜帶了 D的擾動(dòng)信息；其他光路的光線都需要3次以上經(jīng)過耦 合器，雖然存在可以相互干涉的成對(duì)的光，但是，其強(qiáng)度太小，因此，可以忽略不計(jì)。如圖2、3所示，觸須式非金屬振動(dòng)傳感光纜包括觸須式外層保護(hù)套1、兩根單模光 纖2和一束增強(qiáng)芳綸纖維3，增強(qiáng)芳綸纖維3介于兩根單模光纖2之間，在兩根單模光纖2 外部由觸須式外層保護(hù)套1進(jìn)行保護(hù)。觸須式外層保護(hù)套1的橫截面為菱形，延伸的外套可 以擴(kuò)大與外界的接觸面積，橫截面的中心留有一個(gè)通孔用于放置兩個(gè)單模光纖2和一束增 強(qiáng)芳綸纖維3，觸須式外層保護(hù)套1橫截面的最長(zhǎng)對(duì)角線與相鄰邊長(zhǎng)的夾角為15° -30°， 即兩個(gè)對(duì)角線的長(zhǎng)度之比(最短的對(duì)角線與最長(zhǎng)的對(duì)角線之比)為0. 267 0. 577。在菱 形最長(zhǎng)對(duì)角線對(duì)應(yīng)的兩個(gè)頂點(diǎn)位置，沿觸須式外層保護(hù)套1徑向?qū)ΨQ開有多個(gè)半圓形的凹 槽使外層保護(hù)套1形成觸須式形狀，相鄰半圓形凹槽之間的中心間距為10-20mm，半圓形凹 槽的半徑為3-8mm。增強(qiáng)芳綸纖維的作用是一是用作填充，起到抗壓以及保護(hù)固定單模光纖的作用，二是增強(qiáng)光纜的抗拉伸能力。觸須式外層保護(hù)套的形變將引起套管內(nèi)單模光纖的形變，從而實(shí)現(xiàn)傳感。 本實(shí)用新型未詳細(xì)描述內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
權(quán)利要求一種觸須式非金屬振動(dòng)傳感光纜，其特征在于包括觸須式外層保護(hù)套(1)、兩根單模光纖(2)和一束增強(qiáng)芳綸纖維(3)，增強(qiáng)芳綸纖維(3)介于兩根單模光纖(2)之間，兩根單模光纖(2)由觸須式外層保護(hù)套(1)進(jìn)行保護(hù)，所述的觸須式外層保護(hù)套(1)的橫截面為菱形，沿觸須式外層保護(hù)套(1)的徑向、在菱形最長(zhǎng)對(duì)角線的兩個(gè)頂點(diǎn)位置每隔固定間距對(duì)稱開有半圓形的凹槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種觸須式非金屬振動(dòng)傳感光纜，其特征在于所述相鄰半 圓形凹槽之間的中心間距為10-20mm，每個(gè)半圓形凹槽的半徑為3_8mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種觸須式非金屬振動(dòng)傳感光纜，其特征在于所述觸須式 外層保護(hù)套(1)橫截面的最長(zhǎng)對(duì)角線與相鄰邊長(zhǎng)的夾角為15° -30°。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種觸須式非金屬振動(dòng)傳感光纜，利用兩根單模光纖、增強(qiáng)芳綸纖維和觸須狀外層保護(hù)套構(gòu)成一種具有較大接觸面積的振動(dòng)光纜，該非金屬振動(dòng)光纜對(duì)應(yīng)力、壓強(qiáng)引起的振動(dòng)比較敏感，此種結(jié)構(gòu)可以通過觸須狀外層保護(hù)套來增加傳感光纜單位長(zhǎng)度的表面積，并且可以不借助于傳感器件，直接作為檢測(cè)器件使用，克服圓形外層保護(hù)套的傳感光纜易受環(huán)境影響的缺點(diǎn)，有效地增強(qiáng)了適用性，擴(kuò)大了檢測(cè)范圍，提高了檢測(cè)靈敏度。
文檔編號(hào)G02B6/44GK201594154SQ20102011409
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者周瑩, 茍武侯, 董翔 申請(qǐng)人:中國航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院