專利名稱：光纖電流傳感器低雙折射光纖纏繞固定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低雙折射光纖纏繞固定技術(shù)，適用于全光纖Sagnac光學(xué)干涉儀模 式的光纖電流傳感器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
用光學(xué)方法測(cè)量電流的研究，已經(jīng)有超過(guò)30年的研究歷史。主要類型有(1)塊 狀玻璃型包括集磁環(huán)式和閉合式；(2)光電混合型包括有源型和無(wú)源型；(3)全光
纖型。其中最具發(fā)展前景的是全光纖Sagnac光學(xué)干涉儀模式，其原理和構(gòu)造主要取自 著名的軍民用航空航天導(dǎo)航用光纖陀螺儀(IFOG)，具有高可靠性、長(zhǎng)壽命、低成本和結(jié) 構(gòu)精煉、工藝比較簡(jiǎn)易的優(yōu)點(diǎn)。全光纖Sagnac光學(xué)干涉儀模式電流傳感器測(cè)量電流的 原理是依據(jù)法拉第磁光效應(yīng)，應(yīng)用低雙折射光纖(傳感光纖)測(cè)量被測(cè)電流所生成磁 場(chǎng)導(dǎo)致的全光纖光學(xué)干涉儀中兩光束間的相位差。
現(xiàn)有全光纖Sagnac光學(xué)干涉儀模式的電流傳感器傳感光纖的固定，多釆用整體澆 灌方式固定、封裝，該方式成本高，且一次成型后無(wú)法拆卸和維修，致使后期不能對(duì)光 纖進(jìn)行維護(hù)，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)只能整體更換，造成極大浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
基于Sagnac光學(xué)干涉儀模式的光纖電流傳感器包括現(xiàn)場(chǎng)光纖傳感頭部分與控制室 電子、光設(shè)備部分，采用低雙折射光纖作為現(xiàn)場(chǎng)傳感頭的傳感光纖，該低雙折射光纖纏 繞成穩(wěn)定的環(huán)形螺旋，在工作期間對(duì)外應(yīng)力敏感。針對(duì)上述現(xiàn)有全光纖Sagnac光學(xué)干 涉儀模式的電流傳感器傳感光纖整體澆灌的固定方式，本發(fā)明的目的是發(fā)明一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單的低雙折射光纖纏繞固定裝置，使其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、安裝簡(jiǎn)便、成本低、 可拆卸、可維護(hù)等特點(diǎn)。
該發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案
一種用于光纖電流傳感器低雙折射光纖的纏繞固定裝置，所述裝置包括外殼2、光 纖支架5、兩個(gè)支架3、端蓋6;其特征為
所述外殼2包括一中空的內(nèi)圓環(huán)殼體和一中空的外圓環(huán)殼體，所述內(nèi)圓環(huán)殼體置于
所述外圓環(huán)殼體內(nèi)，左側(cè)通過(guò)薄壁相連組成了該裝置的外殼2;
所述光纖支架5為圓環(huán)形，沿支架表面設(shè)有螺旋狀溝槽10，溝槽10截面略大于低 雙折射光纖4截面；
所述支架3為以圓形骨架支撐的翅片陣列結(jié)構(gòu)，用以固定所述光纖支架5;
所述端蓋6為圓環(huán)形薄板，端蓋6的內(nèi)徑與所述外殼2的內(nèi)圓環(huán)殼體相匹配，端蓋 6的外徑與所述外殼2的外圓環(huán)殼體相匹配，用以密封所述外殼2;
所述低雙折射光纖4纏繞固定在所述溝槽10內(nèi)，并通過(guò)兩個(gè)支架3從所述光纖支 架5的兩側(cè)合扣固定光纖支架5，將光纖支架5裝入所述外殼2的內(nèi)圓環(huán)殼體和外圓環(huán) 殼體之間，在所述外殼2的右側(cè)通過(guò)端蓋6密封外殼2，形成一個(gè)具有中空內(nèi)孔的光纖 電流傳感器低雙折射光纖的纏繞固定裝置，所述內(nèi)孔用于容納待測(cè)量的載流體1。
本發(fā)明充分考慮了電流傳感光纖的固定要求，摒棄了現(xiàn)有整體澆灌封裝的缺陷，采 用光纖固定與封裝分開的方式，具有性能可靠、安裝簡(jiǎn)便、成本低、可拆卸、可維護(hù)等 特點(diǎn)。


'圖1是基于Sagnac光學(xué)干涉儀模式的光纖電流傳感器的示意圖； 圖2是低雙折射光纖纏繞固定裝置的分解示意圖； 圖3是低雙折射光纖纏繞固定裝置的剖面圖； 圖4是低雙折射光纖纏繞固定裝置的詳細(xì)視圖； 圖5是支架3的示意圖； 圖6是光纖支架5的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1顯示了基于Sagnac光學(xué)干涉儀模式的光纖電流傳感器的基本構(gòu)成，包括現(xiàn)場(chǎng) 光纖傳感頭部分與控制室電子、光設(shè)備兩部分，采用低雙折射光纖作為現(xiàn)場(chǎng)傳感頭的傳 感光纖，該低雙折射光纖纏繞成穩(wěn)定的環(huán)形螺旋，在工作期間對(duì)外應(yīng)力敏感，依據(jù)法拉 第磁光效應(yīng)，應(yīng)用低雙折射光纖(傳感光纖)測(cè)量被測(cè)電流所生成磁場(chǎng)導(dǎo)致的全光纖光 學(xué)干涉儀中兩光束間的相位差來(lái)測(cè)量電流。本發(fā)明僅涉及現(xiàn)場(chǎng)光纖傳感頭部分中低雙折 射光纖的纏繞固定裝置。
本發(fā)明公開的低雙折射光纖纏繞固定裝置包括外殼2、光纖支架5、兩個(gè)支架3、端 蓋6;所述外殼2包括一中空的內(nèi)圓環(huán)殼體和一中空的外圓環(huán)殼體，所述內(nèi)圓環(huán)殼體置 于所述外圓環(huán)殼體內(nèi)左側(cè)通過(guò)薄壁相連組成了該裝置的外殼2。光纖支架5為圓環(huán)形， 沿支架表面設(shè)有螺旋狀溝槽10，溝槽10截面略大于低雙折射光纖4截面。支架3為以 圓形骨架支撐的翅片陣列結(jié)構(gòu)，用以固定所述光纖支架5。端蓋6也為中空的圓環(huán)形，
端蓋6的內(nèi)徑與所述外殼2的內(nèi)圓環(huán)殼體相匹配，端蓋6的外徑與所述外殼2的外圓環(huán) 殼體相匹配，用以密封所述外殼2。
.所述低雙折射光纖4纏繞固定在所述溝槽10內(nèi)，并通過(guò)兩個(gè)支架3從所述光纖支 架5的兩側(cè)合扣固定光纖支架5，將光纖支架5裝入所述外殼2的內(nèi)圓環(huán)殼體和外圓環(huán) 殼體之間，在所述外殼2的兩側(cè)通過(guò)兩個(gè)端蓋6密封外殼2，形成一個(gè)具有中空內(nèi)孔的 光纖電流傳感器低雙折射光纖的纏繞固定裝置，所述內(nèi)孔用于容納待測(cè)量的載流體1。
如圖2所示為低雙折射光纖纏繞固定裝置的分解示意圖，從左到右分別是載流體1、 外殼2、支架3、低雙折射光纖4、光纖支架5、端蓋6。低雙折射光纖4纏繞于光纖支 架5上，兩件支架3合扣光纖支架5，之后裝入外殼2內(nèi)，封上端蓋6，將載流體l穿 入外殼2的內(nèi)孔中。載流體1穿過(guò)外殼2內(nèi)孔，載流體l內(nèi)的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)可 引起低雙折射光纖內(nèi)的光信號(hào)的相位差，通過(guò)該相位差即可測(cè)量載流體中通過(guò)的電流。
圖3顯示了低雙折射光纖的固定狀態(tài)，圖4是低雙折射光纖纏繞固定裝置的詳細(xì)視 圖，載流體1穿入外殼2的內(nèi)孔中，2件支架3合扣光纖支架5裝入外殼2與端蓋6密 封成的空心圓柱狀空間內(nèi)。
如圖5所示為支架3的示意圖，支架3由翅片7、骨架8、支柱9組成，翅片7沿 圓形骨架8做均勻陣列排布，相鄰翅片7中間具有對(duì)稱于骨架8的支柱9，支柱9略低 于翅片7最外側(cè)，翅片7兩側(cè)具有對(duì)稱的半圓，該半圓直徑與光纖支架5的截面直徑相 同。本實(shí)施例中，翅片7比支柱9高l~2mm，支架3外形對(duì)稱，合扣之后彈性翅片左 右的半圓剛好可以保持住光纖支架3，而且合扣后翅片7的外邊緣與外殼2及端蓋6接 觸，同時(shí)支柱9比翅片低，起到了限制位置的作用。光纖支架5為環(huán)狀石英圈，表面有 螺旋狀溝槽10，在兩側(cè)溝槽間布有交錯(cuò)排列的盲孔11。
如圖6所示為光纖支架5的示意圖，所述光纖支架5為環(huán)形，材料特性與光纖接近， 以Si02為佳，外表面具有螺旋溝槽10，溝槽截面比低雙折射光纖的直徑略大，所述光 纖支架在螺旋溝槽背面開有盲孔11，盲孔11深度比支架3的硬塑支柱9長(zhǎng)，盲孔11的 直徑比支柱9略大，交錯(cuò)排列的盲孔11與支柱9配合安裝后保證了支架3的翅片7也 同時(shí)交錯(cuò)排列。
低雙折射光纖4放入光纖支架5的溝槽10內(nèi)可保護(hù)光纖不受外應(yīng)力的作用，環(huán)形螺 旋狀的纏繞保證了光纖的功能符合要求，兩件支架3通過(guò)支柱9與光纖支架5的盲孔11 合扣，支架的彈性翅片7與光纖支架5的彈性接觸限制了溝槽10內(nèi)低雙折射光纖4的位 置，保護(hù)了光纖支架5，同時(shí)，光纖支架5兩側(cè)的彈性翅片7同時(shí)與外殼2內(nèi)壁、端蓋 6彈性接觸，保證光纖圈整體位置相對(duì)外殼有微小移動(dòng)量，既可抵御外界震動(dòng)的影響，又 不影響測(cè)量精度，端蓋6的密封安裝可防止外界污染的侵入，保證了產(chǎn)品的可靠性。
權(quán)利要求
1、一種用于光纖電流傳感器低雙折射光纖的纏繞固定裝置，所述裝置包括外殼(2)、光纖支架(5)、兩個(gè)支架(3)、端蓋(6)；其特征為所述外殼(2)包括一中空的內(nèi)圓環(huán)殼體和一中空的外圓環(huán)殼體，所述內(nèi)圓環(huán)殼體置于所述外圓環(huán)殼體內(nèi)，左側(cè)通過(guò)薄壁相連組成了該裝置的外殼(2)；所述光纖支架(5)為圓環(huán)形，沿支架表面設(shè)有螺旋狀溝槽(10)，溝槽(10)截面略大于低雙折射光纖(4)截面；所述支架(3)為以圓形骨架支撐的翅片陣列結(jié)構(gòu)，用以固定所述光纖支架(5)；所述端蓋(6)為圓環(huán)形薄板，端蓋(6)的內(nèi)徑與所述外殼(2)的內(nèi)圓環(huán)殼體相匹配，端蓋(6)的外徑與所述外殼(2)的外圓環(huán)殼體相匹配，用以密封所述外殼(2)；所述低雙折射光纖(4)纏繞固定在所述溝槽(10)內(nèi)，并通過(guò)兩個(gè)支架(3)從所述光纖支架(5)的兩側(cè)合扣固定光纖支架(5)，將光纖支架(5)裝入所述外殼(2)的內(nèi)圓環(huán)殼體和外圓環(huán)殼體之間，在所述外殼(2)的右側(cè)通過(guò)端蓋(6)密封外殼(2)，形成一個(gè)具有中空內(nèi)孔的光纖電流傳感器低雙折射光纖的纏繞固定裝置，所述內(nèi)孔用于容納待測(cè)量的載流體(1)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于光纖電流傳感器低雙折射光纖的纏繞固定裝置，其 特征在于所述支架(3)由彈性翅片(7)、硬塑骨架(8)及硬塑支柱(9)組成，所 述翅片(7)沿圓形骨架(8)做均勻陣列排布，相鄰翅片(7)中間具有對(duì)稱于骨架(8) 的支柱(9)，支柱(9)略低于翅片(7)最外側(cè)，翅片(7)兩側(cè)具有對(duì)稱的半圓，該 半圓直徑與光纖支架(5)的截面直徑相同。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于光纖電流傳感器低雙折射光纖的纏繞固定裝置，其 特征在于所述光纖支架(5)兩側(cè)的螺旋狀溝槽(10)間開有交錯(cuò)的盲孔(11)，所述 盲孔(11)的內(nèi)徑大于所述支柱(9)的外徑，所述盲孔(11)的深度大于所述支柱(9) 的長(zhǎng)度，通過(guò)光纖支架(5)上的支柱(9)插入到兩側(cè)支架(3)上相應(yīng)的盲孔(11) 內(nèi)，將兩個(gè)支架(3)從所述光纖支架(5)的兩側(cè)合扣固定光纖支架(5)，同時(shí)，兩側(cè) 支架(3)相應(yīng)翅片(7)的兩個(gè)半圓合攏以固定光纖支架(5)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于光纖電流傳感器低雙折射光纖的纏繞固定裝置，其 特征在于所述翅片(7)為彈性材料，其與光纖支架(5)的彈性接觸限制了溝槽(10) 內(nèi)低雙折射光纖(4)的位置，所述光纖支架(5)兩側(cè)的彈性翅片(7)同時(shí)與所述外 殼(2)內(nèi)壁、端蓋(6)彈性接觸，保證光纖圈整體位置相對(duì)外殼有微小移動(dòng)量。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于光纖電流傳感器低雙折射光纖的纏繞固定裝置，其特征在于所述光纖支架(5)的材料特性與低雙折射光纖的材料特性相近。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于光纖電流傳感器低雙折射光纖的纏繞固定裝置，其 特征在于所述光纖支架(5)材料特性與光纖接近，以Si02為佳。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖纏繞固定裝置，適用于全光纖Sagnac光學(xué)干涉儀模式光纖電流傳感領(lǐng)域低雙折射光纖的固定。采用固定與封裝分開的方式，環(huán)形螺旋纏繞實(shí)現(xiàn)了低雙折射光纖的功能，溝槽與支架保護(hù)了光纖不受外部應(yīng)力影響，外殼的封裝屏蔽了外界污染，保證了測(cè)量精度及可靠性。
文檔編號(hào)G01R15/24GK101393308SQ20081022646
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者張開國(guó), 李相煥, 蘅 田, 蔣丙魁 申請(qǐng)人:四方電氣(集團(tuán))有限公司;北京四方博能自動(dòng)化設(shè)備有限公司