一種線形光纖感測裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種線形光纖感測裝置，其包括由相對兩部分構(gòu)成的柱體，在柱體上布設(shè)有連續(xù)的螺旋形的間隙，在間隙的相對兩側(cè)的表面上布設(shè)有交錯對應(yīng)的變形齒，在兩側(cè)變形齒間之間夾持有傳感光纖，傳感光纖的末端與測試單元連接。
【專利說明】
一種線形光纖感測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種光纖傳感裝置，具體涉及一種基于光纖的彎曲效應(yīng)的、螺旋形的結(jié)構(gòu)監(jiān)測傳感裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微彎損耗光纖傳感裝置是結(jié)構(gòu)最簡單的傳感裝置，典型結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括相對的兩個齒板和夾持于其間的傳感光纖，想兩個齒板相對運動時，導(dǎo)致傳感光纖彎曲狀態(tài)的變化而產(chǎn)生彎曲損耗，通過與傳感光纖末端連接的測試單元檢測出該傳感光纖損耗的變化，從而達到監(jiān)測作用于齒板上的待測物理量的變化，其結(jié)構(gòu)簡單、精度高、抗電磁干擾、成本低，具有較好的應(yīng)用前景。但該典型結(jié)構(gòu)僅適于與齒板垂直方向的物理量的監(jiān)測，若是需要監(jiān)測多個方向的物理量，則該結(jié)構(gòu)就無能為力了。如滑坡體的變形監(jiān)測，可能任意方向的應(yīng)力變化，采用上述結(jié)構(gòu)就無法監(jiān)測了。
[0003]另外有高精度的光纖傳感裝置，如光纖干涉儀、布里淵散射儀可以測試光纖的長度的微小變化，光纖的彎曲效應(yīng)可以放大光纖的長度變化，從而可以提高測試精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明揭示了一種基于微彎原理的、具有螺旋形結(jié)構(gòu)的光纖傳感裝置，其與光纖連接的儀器可以是光源-功率計、光時域反射計、光纖布里淵散射儀或光纖干涉儀等，不僅結(jié)構(gòu)簡單、成本低、精度高，而且可以監(jiān)測多個方向上的應(yīng)力變化，從而降低了該傳感裝置在實際應(yīng)用中的難度，具有較好的應(yīng)用前景。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種線形光纖感測裝置，其特征在于，包括由A側(cè)部分和B側(cè)部分構(gòu)成的柱體，在A側(cè)部分和B側(cè)部分之間由連續(xù)的螺旋形的間隙，在間隙的相對兩側(cè)的A側(cè)部分和B側(cè)部分的表面上布設(shè)有交錯對應(yīng)的變形齒，在兩側(cè)變形齒之間夾持有傳感光纖，傳感光纖的末端與測試單元連接，如連接光時域反射計(簡稱0TDR)、光源-光功率計、布里淵散射儀或干涉儀等，則可以監(jiān)測任意方向的應(yīng)力、位移變化，這是現(xiàn)有的光纖微彎傳感裝置無法做到的，且由于柱體的保護作用，可以防止外界各種的對光纖的損傷，即達到了保護光纖的作用，又可以監(jiān)測外界物理參數(shù)的變化。
[0006]優(yōu)選的，所述的傳感光纖位于由A側(cè)部分和B側(cè)部分構(gòu)成的柱體的縱向軸心上。進一步的，所述的由A側(cè)部分和B側(cè)部分之間安置有連接塊。
[0007]為保證柱體結(jié)構(gòu)的完整，在所述的柱體表面纏繞由固定絲，如彈簧絲或鐵絲等。優(yōu)選的，所述的柱體表面布設(shè)有凹槽，所述的固定絲安置于凹槽內(nèi)。
[0008]可以在所述的柱體的軸心上并排布設(shè)有多根傳感光纖。
[0009]優(yōu)選的，在傳感光纖的一端安置有光反射單元，另一端接測試單元，這樣可以使光?目號兩次提尚待測區(qū)域，從而進一步提尚測試精度。
[0010]優(yōu)選的，所述的A側(cè)部分和B側(cè)部分的表面上布設(shè)的變形齒的高度、間距、或齒頂圓弧曲率這三個參數(shù)之一、之二或全部是變化的。從而可根據(jù)需要是以檢測傳感光纖衰減變化為主，還是以檢測傳感光纖長度變化為主而自由這三個參數(shù)設(shè)計。
[0011]優(yōu)選的，所述的間隙的螺旋形的節(jié)距是變化的。可以根據(jù)實際情況決定各個監(jiān)測區(qū)域的監(jiān)測精度。
[0012]優(yōu)選的，所述的間隙的螺旋形方向是順時針方向、逆時針方向交替布設(shè)的。可提高加工組裝本產(chǎn)品的速度。
[0013]另一種線形光纖感測裝置，包括由A側(cè)部分和B側(cè)部分構(gòu)成的柱體，在A側(cè)部分和B側(cè)部分之間有連續(xù)的螺旋形的間隙，傳感光纖夾持在間隙內(nèi)，且在傳感光纖上有螺旋纏繞的變形絲，傳感光纖的末端與測試單元連接，變形絲與變形齒具有相同的作用，即在外力作用與柱體上使間隙間距變化時，使傳感光纖的彎曲狀態(tài)改變，從而使傳感光纖內(nèi)傳輸?shù)墓庑盘柕臓顟B(tài)發(fā)生改變，這被傳感光纖末端連接的測試單元獲取，從而達到監(jiān)測應(yīng)力、應(yīng)變的目的。
[0014]優(yōu)選的，所述的傳感光纖位于由A側(cè)部分和B側(cè)部分構(gòu)成的柱體的縱向軸心上。
[0015]進一步的，所述的由A側(cè)部分和B側(cè)部分之間安置有連接塊。
[0016]為保證柱體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，在所述的柱體的表面布設(shè)有環(huán)形的凹槽，每個凹槽內(nèi)安置有環(huán)形的卡簧。
[0017]進一步的，所述的變形絲的螺旋纏繞的節(jié)距是非均勻的。
[0018]優(yōu)選的，所述的間隙的相對兩側(cè)間安置有連接塊。進一步的，所述的連接塊是彈性材料。所述的連接塊的彈性材料是高分子材料。如聚乙烯、橡膠、聚氨酯等材料。
[0019]優(yōu)選的，所述的傳感光纖的另一端安置有光反射單元。
[0020]優(yōu)選的，所述的間隙內(nèi)填充有防水材料。所述的防水材料可以是光纖油膏。
[0021]優(yōu)選的，所述的柱體的外側(cè)安置有保護套管。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
1、由于光纖傳感裝置采用了螺旋形結(jié)構(gòu)，所以在監(jiān)測多個方向的應(yīng)力變化，而傳統(tǒng)的微彎光纖結(jié)構(gòu)只能監(jiān)測一個方向上的應(yīng)力，從而擴展了本發(fā)明傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0023]2、由于本發(fā)明的傳感結(jié)構(gòu)可監(jiān)測多個方向的應(yīng)力變化，所以在施工時不需考慮安裝方向，降低了施工的復(fù)雜性。
[0024]3、本發(fā)明由于是螺旋形的結(jié)構(gòu)，完整性良好，可用于滑坡、大壩等大尺寸結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，而傳統(tǒng)的微彎結(jié)構(gòu)是平行板結(jié)構(gòu)，很難做到長距離的監(jiān)測。
[0025]綜上所述，本發(fā)明的螺旋形的結(jié)構(gòu)光纖傳感裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用性能好的特點。
[0026]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0027]圖1為現(xiàn)有微彎光纖傳感裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為本發(fā)明的光纖傳感裝置實施方案一的結(jié)構(gòu)示意圖。。
[0029]圖3為圖2中柱體橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖4為本發(fā)明的光纖傳感裝置實施方案二的結(jié)構(gòu)示意圖。。
[0031]圖5為圖4中柱體橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]附圖標(biāo)記說明:
I一傳感光纖;2 —A側(cè)部分;3—B側(cè)部分;4一間隙；
5—固定絲;6—連接塊;7—變形絲。
【具體實施方式】
[0033]實施方案一:如圖2、圖3所不的一種螺旋微彎分布式光纖傳感裝置，包括由A側(cè)部分2和B側(cè)部分3構(gòu)成的柱體，在A側(cè)部分2和B側(cè)部分3之間由連續(xù)的螺旋形的間隙4，在間隙4的相對兩側(cè)的A側(cè)部分2和B側(cè)部分3的表面上布設(shè)有交錯對應(yīng)的變形齒，這里是對應(yīng)的波峰和波谷，在兩側(cè)波峰之間夾持有傳感光纖1，傳感光纖I的末端與測試單元連接，當(dāng)有應(yīng)力作用在柱體上或柱體變形后，或?qū)е戮植康臉?gòu)成柱體的A側(cè)部分2和B側(cè)部分3之間的距離的變化，從而使位于A側(cè)部分2與B側(cè)部分3之間夾持的傳感光纖I的彎曲狀態(tài)發(fā)生改變，從而使傳感光纖I內(nèi)傳輸?shù)墓庑盘柕臓顟B(tài)發(fā)生變化或傳感光纖I的長度發(fā)生變化，能夠被與傳感光纖I連接的測試單元檢測到，使待測的應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測到，到達監(jiān)測目的。測試單元可以是連接光時域反射計(簡稱0TDR)、光源-光功率計、布里淵散射儀或光纖干涉儀等，該裝置可以監(jiān)測任意方向的應(yīng)力或應(yīng)變變化，這是現(xiàn)有的光纖微彎傳感裝置無法做到的，且由于柱體的保護作用，可以防止外界各種不利因素的對傳感光纖I的損傷，即達到了保護傳感光纖I的作用，又可以監(jiān)測外力或應(yīng)變的變化。
[0034]優(yōu)選的，所述的傳感光纖位于由A側(cè)部分2和B側(cè)部分2構(gòu)成的柱體的縱向軸心上。進一步的，所述的由A側(cè)部分2和B側(cè)部分3之間安置有連接塊6。
[0035]優(yōu)選的，所述的A側(cè)部分2和B側(cè)部分3的表面上布設(shè)的變形齒的高度、間距、或齒頂圓弧曲率這三個參數(shù)之一、之二或全部是變化的。從而可根據(jù)需要是以檢測傳感光纖衰減變化為主，還是以檢測傳感光纖長度變化為主而自由這三個參數(shù)設(shè)計。
[0036]為保證柱體結(jié)構(gòu)的完整，在所述的柱體表面纏繞由固定絲5，如彈簧絲或鐵絲等。優(yōu)選的，所述的柱體表面布設(shè)有凹槽，所述的固定絲安置于凹槽內(nèi)。
[0037]可以在所述的柱體的軸心上并排布設(shè)有多根傳感光纖。
[0038]優(yōu)選的，所述的傳感光纖I的另一端安置有光反射單元。
[0039]優(yōu)選的，所述的間隙4的螺旋形的節(jié)距是變化的。可以根據(jù)實際情況決定各個監(jiān)測區(qū)域的監(jiān)測精度。
[0040]優(yōu)選的，所述的間隙4的螺旋形方向是順時針方向、逆時針方向交替布設(shè)的?？商岣呒庸そM裝本產(chǎn)品的速度。
[0041]優(yōu)選的，所述的間隙4內(nèi)填充有防水材料。所述的防水材料可以是光纖油膏。
[0042]優(yōu)選的，所述的柱體10的外側(cè)安置有保護套管。
[0043]實施方案二:
如圖1、圖2所示的一種螺旋微彎分布式光纖傳感裝置，一種螺旋微彎分布式光纖傳感裝置，包括由A側(cè)部分2和B側(cè)部分3構(gòu)成的柱體，在A側(cè)部分2和B側(cè)部分3之間有連續(xù)的螺旋形的間隙4，傳感光纖I夾持在間隙4內(nèi)，且在傳感光纖I上有螺旋纏繞的變形絲7，傳感光纖I的末端與測試單元連接，變形絲7與變形齒具有相同的作用，即在外力作用與柱體上使間隙4間距變化時，使傳感光纖I的彎曲狀態(tài)改變，從而使傳感光纖I內(nèi)傳輸?shù)墓庑盘柕臓顟B(tài)發(fā)生改變，這被傳感光纖末端連接的測試單元獲取，從而達到監(jiān)測應(yīng)力、應(yīng)變變化的目的。
[0044]優(yōu)選的，所述的傳感光纖I位于由A側(cè)部分2和B側(cè)部分3構(gòu)成的柱體的縱向軸心上。
[0045]進一步的，所述的變形絲7的螺旋纏繞的節(jié)距是非均勻的。
[0046]進一步的，所述的由A側(cè)部分2和B側(cè)部分3之間安置有連接塊6。
[0047]為保證柱體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，在所述的柱體的表面布設(shè)有環(huán)形的凹槽，每個凹槽內(nèi)安置有環(huán)形的卡簧。
[0048]優(yōu)選的，所述的間隙4的螺旋形的節(jié)距是變化的?？梢愿鶕?jù)實際情況決定各個監(jiān)測區(qū)域的監(jiān)測精度。
[0049]優(yōu)選的，所述的間隙4的螺旋形方向是正向、反向交替布設(shè)的。可提高加工組裝本產(chǎn)品的速度。
[0050]優(yōu)選的，所述的柱體的外側(cè)安置有保護套管。
[0051]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種線形光纖感測裝置，其特征在于，包括由A側(cè)部分(2)和B側(cè)部分(3)構(gòu)成的柱體，在A側(cè)部分(2 )和B側(cè)部分(3 )之間有連續(xù)的螺旋形的間隙(4)，在間隙(4)的相對兩側(cè)的A側(cè)部分(2)和B側(cè)部分(3)的表面上布設(shè)有交錯對應(yīng)的變形齒，在兩側(cè)變形齒之間夾持有傳感光纖(1)，傳感光纖(I)的末端與測試單元連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的傳感光纖(I)位于由A側(cè)部分(2)和B側(cè)部分(3)構(gòu)成的柱體的縱向軸心上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的由A側(cè)部分(2)和B側(cè)部分(3 )之間安置有連接塊(6 )。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的A側(cè)部分(2)和B側(cè)部分(3)的表面上布設(shè)的變形齒的高度是變化的。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的A側(cè)部分(2)和B側(cè)部分(3)的表面上布設(shè)的變形齒的間距是變化的。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的A側(cè)部分(2)和B側(cè)部分(3)的表面上布設(shè)的變形齒的齒頂圓弧的曲率是變化的。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的傳感光纖(I)的一端安置有光反射單元。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的柱體的內(nèi)部并排布設(shè)有多根傳感光纖(I)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的間隙(4)的螺旋形的節(jié)距是變化的。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的間隙(4)的螺旋形方向是順時針方向、逆時針方向交替布設(shè)的。11.一種線形光纖感測裝置，其特征在于，包括由A側(cè)部分(2)和B側(cè)部分(3)構(gòu)成的柱體，在A側(cè)部分(2)和B側(cè)部分(3)之間有連續(xù)的螺旋形的間隙(4)，傳感光纖(I)夾持在間隙(4)內(nèi)，且在傳感光纖(I)上有螺旋纏繞的變形絲(7)，傳感光纖(I)的末端與測試單元連接。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的傳感光纖(I)位于由A側(cè)部分(2)和B側(cè)部分(3)構(gòu)成的柱體的縱向軸心上。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的由A側(cè)部分(2)和B側(cè)部分(3 )之間安置有連接塊(6 )。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的變形絲(7)的螺旋纏繞的節(jié)距是非均勻的。
【文檔編號】G01B11/16GK105823496SQ201610000656
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年1月4日
【發(fā)明人】杜兵
【申請人】西安金和光學(xué)科技有限公司