一種線形光纖感測裝置的制造方法
【專利摘要】本發明揭示了一種線形光纖感測裝置，其包括由相對兩部分構成的柱體，在柱體上布設有連續的螺旋形的間隙，在間隙的相對兩側的表面上布設有交錯對應的變形齒，在兩側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
技術領域
[0001]本發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的、螺旋形的結構監測傳感裝置。
【背景技術】
[0002]微彎損耗光纖傳感裝置是結構最簡單的傳感裝置，典型結構如圖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，導致傳感光纖彎曲狀態的變化而產生彎曲損耗，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，從而達到監測作用于齒板上的待測物理量的變化，其結構簡單、精度高、抗電磁干擾、成本低，具有較好的應用前景。但該典型結構僅適于與齒板垂直方向的物理量的監測，若是需要監測多個方向的物理量，則該結構就無能為力了。如滑坡體的變形監測，可能任意方向的應力變化，采用上述結構就無法監測了。
[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，光纖的彎曲效應可以放大光纖的長度變化，從而可以提高測試精度。
【發明內容】
[0004]本發明揭示了一種基于微彎原理的、具有螺旋形結構的光纖傳感裝置，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，不僅結構簡單、成本低、精度高，而且可以監測多個方向上的應力變化，從而降低了該傳感裝置在實際應用中的難度，具有較好的應用前景。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:
一種線形光纖感測裝置，其特征在于，包括由A側部分和B側部分構成的柱體，在A側部分和B側部分之間由連續的螺旋形的間隙，在間隙的相對兩側的A側部分和B側部分的表面上布設有交錯對應的變形齒，在兩側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，則可以監測任意方向的應力、位移變化，這是現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，又可以監測外界物理參數的變化。
[0006]優選的，所述的傳感光纖位于由A側部分和B側部分構成的柱體的縱向軸心上。進一步的，所述的由A側部分和B側部分之間安置有連接塊。
[0007]為保證柱體結構的完整，在所述的柱體表面纏繞由固定絲，如彈簧絲或鐵絲等。優選的，所述的柱體表面布設有凹槽，所述的固定絲安置于凹槽內。
[0008]可以在所述的柱體的軸心上并排布設有多根傳感光纖。
[0009]優選的，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域，從而進一步提尚測試精度。
[0010]優選的，所述的A側部分和B側部分的表面上布設的變形齒的高度、間距、或齒頂圓弧曲率這三個參數之一、之二或全部是變化的。從而可根據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設計。
[0011]優選的，所述的間隙的螺旋形的節距是變化的。可以根據實際情況決定各個監測區域的監測精度。
[0012]優選的，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的。可提高加工組裝本產品的速度。
[0013]另一種線形光纖感測裝置，包括由A側部分和B側部分構成的柱體，在A側部分和B側部分之間有連續的螺旋形的間隙，傳感光纖夾持在間隙內，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改變，從而使傳感光纖內傳輸的光信號的狀態發生改變，這被傳感光纖末端連接的測試單元獲取，從而達到監測應力、應變的目的。
[0014]優選的，所述的傳感光纖位于由A側部分和B側部分構成的柱體的縱向軸心上。
[0015]進一步的，所述的由A側部分和B側部分之間安置有連接塊。
[0016]為保證柱體結構的穩定，在所述的柱體的表面布設有環形的凹槽，每個凹槽內安置有環形的卡簧。
[0017]進一步的，所述的變形絲的螺旋纏繞的節距是非均勻的。
[0018]優選的，所述的間隙的相對兩側間安置有連接塊。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]優選的，所述的傳感光纖的另一端安置有光反射單元。
[0020]優選的，所述的間隙內填充有防水材料。所述的防水材料可以是光纖油膏。
[0021]優選的，所述的柱體的外側安置有保護套管。
[0022]本發明與現有技術相比具有以下優點:
1、由于光纖傳感裝置采用了螺旋形結構，所以在監測多個方向的應力變化，而傳統的微彎光纖結構只能監測一個方向上的應力，從而擴展了本發明傳感器的應用領域。
[0023]2、由于本發明的傳感結構可監測多個方向的應力變化，所以在施工時不需考慮安裝方向，降低了施工的復雜性。
[0024]3、本發明由于是螺旋形的結構，完整性良好，可用于滑坡、大壩等大尺寸結構健康監測，而傳統的微彎結構是平行板結構，很難做到長距離的監測。
[0025]綜上所述，本發明的螺旋形的結構光纖傳感裝置具有結構簡單、成本低、使用性能好的特點。
[0026]下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0027]圖1為現有微彎光纖傳感裝置的結構示意圖。
[0028]圖2為本發明的光纖傳感裝置實施方案一的結構示意圖。。
[0029]圖3為圖2中柱體橫截面的結構示意圖。
[0030]圖4為本發明的光纖傳感裝置實施方案二的結構示意圖。。
[0031]圖5為圖4中柱體橫截面的結構示意圖。
[0032]附圖標記說明:
I一傳感光纖;2 —A側部分;3—B側部分;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側部分2和B側部分3構成的柱體，在A側部分2和B側部分3之間由連續的螺旋形的間隙4，在間隙4的相對兩側的A側部分2和B側部分3的表面上布設有交錯對應的變形齒，這里是對應的波峰和波谷，在兩側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，當有應力作用在柱體上或柱體變形后，或導致局部的構成柱體的A側部分2和B側部分3之間的距離的變化，從而使位于A側部分2與B側部分3之間夾持的傳感光纖I的彎曲狀態發生改變，從而使傳感光纖I內傳輸的光信號的狀態發生變化或傳感光纖I的長度發生變化，能夠被與傳感光纖I連接的測試單元檢測到，使待測的應力、應變監測到，到達監測目的。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，該裝置可以監測任意方向的應力或應變變化，這是現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，又可以監測外力或應變的變化。
[0034]優選的，所述的傳感光纖位于由A側部分2和B側部分2構成的柱體的縱向軸心上。進一步的，所述的由A側部分2和B側部分3之間安置有連接塊6。
[0035]優選的，所述的A側部分2和B側部分3的表面上布設的變形齒的高度、間距、或齒頂圓弧曲率這三個參數之一、之二或全部是變化的。從而可根據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設計。
[0036]為保證柱體結構的完整，在所述的柱體表面纏繞由固定絲5，如彈簧絲或鐵絲等。優選的，所述的柱體表面布設有凹槽，所述的固定絲安置于凹槽內。
[0037]可以在所述的柱體的軸心上并排布設有多根傳感光纖。
[0038]優選的，所述的傳感光纖I的另一端安置有光反射單元。
[0039]優選的，所述的間隙4的螺旋形的節距是變化的。可以根據實際情況決定各個監測區域的監測精度。
[0040]優選的，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的。可提高加工組裝本產品的速度。
[0041]優選的，所述的間隙4內填充有防水材料。所述的防水材料可以是光纖油膏。
[0042]優選的，所述的柱體10的外側安置有保護套管。
[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側部分2和B側部分3構成的柱體，在A側部分2和B側部分3之間有連續的螺旋形的間隙4，傳感光纖I夾持在間隙4內，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的彎曲狀態改變，從而使傳感光纖I內傳輸的光信號的狀態發生改變，這被傳感光纖末端連接的測試單元獲取，從而達到監測應力、應變變化的目的。
[0044]優選的，所述的傳感光纖I位于由A側部分2和B側部分3構成的柱體的縱向軸心上。
[0045]進一步的，所述的變形絲7的螺旋纏繞的節距是非均勻的。
[0046]進一步的，所述的由A側部分2和B側部分3之間安置有連接塊6。
[0047]為保證柱體結構的穩定，在所述的柱體的表面布設有環形的凹槽，每個凹槽內安置有環形的卡簧。
[0048]優選的，所述的間隙4的螺旋形的節距是變化的。可以根據實際情況決定各個監測區域的監測精度。
[0049]優選的，所述的間隙4的螺旋形方向是正向、反向交替布設的。可提高加工組裝本產品的速度。
[0050]優選的，所述的柱體的外側安置有保護套管。
[0051]以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。
【主權項】
1.一種線形光纖感測裝置，其特征在于，包括由A側部分(2)和B側部分(3)構成的柱體，在A側部分(2 )和B側部分(3 )之間有連續的螺旋形的間隙(4)，在間隙(4)的相對兩側的A側部分(2)和B側部分(3)的表面上布設有交錯對應的變形齒，在兩側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.根據權利要求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側部分(2)和B側部分(3)構成的柱體的縱向軸心上。3.根據權利要求1所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的由A側部分(2)和B側部分(3 )之間安置有連接塊(6 )。4.根據權利要求1所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的A側部分(2)和B側部分(3)的表面上布設的變形齒的高度是變化的。5.根據權利要求1所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的A側部分(2)和B側部分(3)的表面上布設的變形齒的間距是變化的。6.根據權利要求1所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的A側部分(2)和B側部分(3)的表面上布設的變形齒的齒頂圓弧的曲率是變化的。7.根據權利要求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.根據權利要求1所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的柱體的內部并排布設有多根傳感光纖(I)。9.根據權利要求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)的螺旋形的節距是變化的。10.根據權利要求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的。11.一種線形光纖感測裝置，其特征在于，包括由A側部分(2)和B側部分(3)構成的柱體，在A側部分(2)和B側部分(3)之間有連續的螺旋形的間隙(4)，傳感光纖(I)夾持在間隙(4)內，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.根據權利要求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側部分(2)和B側部分(3)構成的柱體的縱向軸心上。13.根據權利要求11所述的一種線形光纖感測裝置，其特征在于，所述的由A側部分(2)和B側部分(3 )之間安置有連接塊(6 )。14.根據權利要求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
【發明人】杜兵
【申請人】西安金和光學科技有限公司