專利名稱：基于光纖微彎損耗的通用型壓力感測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種壓力傳感裝置，尤其是涉及一種基于多層型光纖微彎損耗的通用型壓力感測裝置。
背景技術：
現有光纖壓力傳感裝置的種類較多，主要包括光強度調制型光纖傳感裝置、光纖光柵壓力傳感裝置、光纖干涉壓力傳感裝置等多種類型，后兩者的特點是傳感靈敏度高， 但是實際應用過程中，存在設備復雜、使用運行成本高等缺陷和不足，從而使得光纖傳感裝置的應用推廣受到很大限制。在光強度調制型光纖壓力傳感裝置中又主要有膜片反射式或微彎損耗式結構。前者主要的缺陷是光纖在傳感裝置中不連續，存在端面污染問題， 影響該光纖傳感裝置的長期使用精度，后者微彎損耗式主要有兩種類型，一種是鋸齒板周期微彎損耗式裝置，兩塊經嚴格加工的鋸齒板平行安置，并在兩平行鋸齒板間夾持有光纖，該裝置中光纖的變形量很小，只有數百微米導致檢測范圍小，限制其實用化及應用范圍；另一種類型是中國專利93206204.0《光纖傳感壓力頭》、和西安理工大學學報Q000) Vol. 16No. lp. 69-73的文章《基于C型彈簧管和光纖環的光纖壓力傳感器》中提出的將光纖盤為直徑5-10mm左右的光纖環數圈，并通過夾具安置在固定支架和C型彈簧管之間，在有壓力變化時，C型彈簧管的位置相對于固定支架的變動而改變了光纖環的彎曲曲率，造成在光纖環中的光纖傳輸光信號的彎曲損耗變化，通過對該彎曲損耗變化的檢測，可以獲得監測壓力的變化，但兩者裝置中的光纖環均要求直徑在5-10mm左右，而絕大多數光纖在該彎曲曲率下均會有很大的彎曲內應力，光纖會在短時間內斷裂，導致該光纖傳感器的失效， 從而限制了該類傳感器的實用及推廣。
發明內容
為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種基于微彎損耗的光纖壓力傳感裝置，采用的是多層光纖微彎結構，不僅增加了檢測距離，并使該光纖檢測裝置具有使用壽命長、精度高的特點。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是一種基于光纖微彎損耗的通用型壓力感測裝置，其特征在于包括一圓柱形腔體，所述的圓柱形腔體的一端是由一基板封閉，另一端固定有波紋片，在所述的基板和波紋片之間固定有包含信號光纖的多層微彎元件，信號光纖通過延長光纖與測試單元相接。當被測壓力作用在波紋片時，波紋片發生微小變形，多層微彎元件感測到波紋片的變形并使包含在多層微彎元件內的信號光纖的彎曲曲率變化，從而使傳輸于信號光纖內的光信號功率有顯著的變化，通過測試單元的檢測，達到了測定壓力的大小。由于采用了多層微彎元件，延長了信號光纖的有效長度，并減少了信號光纖的彎曲曲率，從而在提高該裝置的精度同時，大大延長了信號光纖的使用壽命。本發明的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是有一個包含參考光纖的多層光纖微彎元件安裝于圓柱形腔體內。本發明的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是所述的多層微彎元件是由兩層或兩層以上的平板鋸齒型微彎元件構成。本發明的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是所述的多層微彎元件是由一個曲線型的內部包含有相互交錯對應的兩列變形齒的微彎元件構成，兩列變形齒間夾有信號光纖。本發明的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是所述的多層微彎元件是由一個彈簧型的相鄰兩圈彈簧絲上有相互交錯對應變形齒的微彎元件構成，兩列變形齒間夾有信號光纖。本發明的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是所述的信號光纖的一端安置有光反射裝置，如反射鏡或光纖光柵。本發明的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是所述的信號光纖的一端的延長光纖接1X2光分路器的1端，1X2光分路器的2端分別接光源和光功率計。本發明的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是所述的圓柱形腔體的內壁上端邊沿和下端邊沿又分別固定有內圓柱形腔體A和內圓柱形腔體B，在內圓柱形腔體A的下端安置有波紋片，內圓柱形腔體B的上端安置有基板。圓柱形腔體的膨脹系數與內圓柱形腔體A和內圓柱形腔體B的膨脹系數不同。兩個及兩個以上的多層微彎元件中的信號光纖通過延長光纖串聯在一起，形成準分布式光纖傳感系統。在兩個多層微彎元件之間的延長光纖上安置有光反射裝置，如光纖光柵。在所述的基板上有調整螺桿。在所述的基板上有平衡內外壓力的孔。本發明的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是所述的信號光纖被防水材料包覆。本發明的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是所述的防水材料是阻水油膏。本發明的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是所述信號光纖為外部包有多層光纖保護層的光纖，如緊套光纖、碳涂覆光纖、聚酰亞胺涂覆光纖等；所述信號光纖也可以是塑料光纖、多芯光纖、細徑光纖或光子晶體光纖。本發明與現有技術相比具有以下優點1、基于光纖微彎的通用型壓力感測裝置，該傳感器結構簡單、設計合理、操作方法方便且使用方式靈活、靈敏度高；2、基于光纖微彎的通用型壓力感測裝置，因由多層微彎元件構成，大大增加了信號光纖的有效彎曲長度，一方面增加了檢測的精度和靈敏度，并可以減少信號光纖的彎曲曲率，從而延長了信號光纖的使用壽命，使該光纖檢測裝置具有使用壽命長的特點；3、基于光纖微彎的通用型壓力感測裝置由于采用了多層微彎變形器，從而可以使本裝置可以響應更大的壓力作用距離，擴展了該裝置的使用范圍。綜上所述，本發明結構簡單、設計合理、加工制作方便且使用方式靈活、靈敏度高、 使用效果好，所具有多層微彎元件結構可以大幅度減少信號光纖彎曲曲率，并大幅度延長了信號光纖的有效長度，使本發明的裝置具有更好的精度和更長的使用壽命。下面通過附圖和實施例，對發明的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為本發明第一具體實施方式
的部分剖面結構示意圖。圖2為本發明第一具體實施方式
的主要部位的剖面結構示意圖。圖3為本發明第二具體實施方式
的部分剖面結構示意圖。圖4為本發明第二具體實施方式
的主要部位的剖面結構示意圖。圖5為本發明第三具體實施方式
的結構示意圖。圖6為本發明第四具體實施方式
的結構示意圖。附圖標記說明
權利要求
1.基于光纖微彎損耗的通用型壓力感測裝置，其特征在于包括一圓柱形腔體，所述的圓柱形腔體的一端是由一基板封閉，另一端固定有波紋片，在所述的基板和波紋片之間固定有包含信號光纖的多層微彎元件，信號光纖通過延長光纖與測試單元相接。
2.按照權利要求1所述的基于光纖微彎損耗的通用型壓力感測裝置，其特征在于有一個包含參考光纖的多層光纖微彎元件安裝于圓柱形腔體內。
3.按照權利要求1所述的基于光纖微彎損耗的通用型壓力感測裝置，其特征在于所述的多層微彎元件是由兩層或兩層以上的平板鋸齒型微彎元件構成。
4.按照權利要求1所述的基于光纖微彎損耗的通用型壓力感測裝置，其特征在于所述的多層微彎元件是由一個曲線型殼體構成，在曲線型殼體的內部包含有相互交錯對應的兩列變形齒的微彎元件構成，兩列變形齒間夾有信號光纖。
5.按照權利要求1所述的基于光纖微彎損耗的通用型壓力感測裝置，其特征在于所述的多層微彎元件是由一個彈簧型的相鄰兩圈彈簧絲上有相互交錯對應變形齒的微彎元件構成，兩列變形齒間夾有信號光纖。
6.按照權利要求1所述的基于光纖微彎損耗的通用型壓力感測裝置，其特征在于所述的信號光纖的一端安置有光反射器，如反射鏡或光纖光柵。
7.按照權利要求1所述的基于光纖微彎損耗的通用型壓力感測裝置，其特征在于所述的信號光纖的一端的延長光纖接1X2光分路器的1端，1X2光分路器的2端分別接光源和光功率計。
8.按照權利要求1所述的基于光纖微彎損耗的通用型壓力感測裝置，其特征在于所述的圓柱形腔體的內壁上端邊沿和下端邊沿又分別固定有內圓柱形腔體A和內圓柱 形腔體B，在內圓柱形腔體A的下端安置有波紋片，內圓柱形腔體B的上端安置有基板。
9.按照權利要求8所述的基于光纖微彎損耗的通用型壓力感測裝置，其特征在于圓柱形腔體的膨脹系數與內圓柱形腔體A和內圓柱形腔體B的膨脹系數不同。
10.按照權利要求1所述的基于光纖微彎損耗的通用型壓力感測裝置，其特征在于兩個及兩個以上的多層微彎元件中的信號光纖通過延長光纖串聯在一起。
11.按照權利要求10所述的基于光纖微彎損耗的通用型壓力感測裝置，其特征在于 在兩個多層微彎元件之間的延長光纖上安置有光反射器，如光纖光柵。
全文摘要
本發明公開了一種基于光纖微彎損耗的通用型壓力感測裝置，包括一圓柱形腔體，所述的圓柱形腔體的一端是由一基板封閉，另一端固定有波紋片，在所述的基板和波紋片之間固定有包含信號光纖的多層微彎元件。當被測壓力作用在波紋片時，波紋片變形并將該力值傳遞給多層微彎元件，引起多層微彎元件壓縮，使包含在多層微彎元件內的信號光纖的彎曲曲率變化，從而使傳輸于信號光纖內的光信號功率有顯著的變化，通過測試單元的檢測，達到了測定壓力的大小。由于采用了多層微彎元件，延長了信號光纖的有效長度，并減少了信號光纖的彎曲曲率，從而在提高該裝置的精度同時，大大延長了信號光纖的使用壽命，使本發明的裝置具有廣闊的應用前景。
文檔編號G01L11/02GK102374913SQ20101026442
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月17日 優先權日2010年8月17日
發明者杜兵 申請人:西安金和光學科技有限公司