一种线形光纤感测装置的制造方法
【专利摘要】本发明揭示了一种线形光纤感测装置，其包括由相对两部分构成的柱体，在柱体上布设有连续的螺旋形的间隙，在间隙的相对两侧的表面上布设有交错对应的变形齿，在两侧变形齿间之间夹持有传感光纤，传感光纤的末端与测试单元连接。
【专利说明】
一种线形光纤感测装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种光纤传感装置，具体涉及一种基于光纤的弯曲效应的、螺旋形的结构监测传感装置。
【背景技术】
[0002]微弯损耗光纤传感装置是结构最简单的传感装置，典型结构如图1所示，包括相对的两个齿板和夹持于其间的传感光纤，想两个齿板相对运动时，导致传感光纤弯曲状态的变化而产生弯曲损耗，通过与传感光纤末端连接的测试单元检测出该传感光纤损耗的变化，从而达到监测作用于齿板上的待测物理量的变化，其结构简单、精度高、抗电磁干扰、成本低，具有较好的应用前景。但该典型结构仅适于与齿板垂直方向的物理量的监测，若是需要监测多个方向的物理量，则该结构就无能为力了。如滑坡体的变形监测，可能任意方向的应力变化，采用上述结构就无法监测了。
[0003]另外有高精度的光纤传感装置，如光纤干涉仪、布里渊散射仪可以测试光纤的长度的微小变化，光纤的弯曲效应可以放大光纤的长度变化，从而可以提高测试精度。
【发明内容】
[0004]本发明揭示了一种基于微弯原理的、具有螺旋形结构的光纤传感装置，其与光纤连接的仪器可以是光源-功率计、光时域反射计、光纤布里渊散射仪或光纤干涉仪等，不仅结构简单、成本低、精度高，而且可以监测多个方向上的应力变化，从而降低了该传感装置在实际应用中的难度，具有较好的应用前景。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
一种线形光纤感测装置，其特征在于，包括由A侧部分和B侧部分构成的柱体，在A侧部分和B侧部分之间由连续的螺旋形的间隙，在间隙的相对两侧的A侧部分和B侧部分的表面上布设有交错对应的变形齿，在两侧变形齿之间夹持有传感光纤，传感光纤的末端与测试单元连接，如连接光时域反射计(简称0TDR)、光源-光功率计、布里渊散射仪或干涉仪等，则可以监测任意方向的应力、位移变化，这是现有的光纤微弯传感装置无法做到的，且由于柱体的保护作用，可以防止外界各种的对光纤的损伤，即达到了保护光纤的作用，又可以监测外界物理参数的变化。
[0006]优选的，所述的传感光纤位于由A侧部分和B侧部分构成的柱体的纵向轴心上。进一步的，所述的由A侧部分和B侧部分之间安置有连接块。
[0007]为保证柱体结构的完整，在所述的柱体表面缠绕由固定丝，如弹簧丝或铁丝等。优选的，所述的柱体表面布设有凹槽，所述的固定丝安置于凹槽内。
[0008]可以在所述的柱体的轴心上并排布设有多根传感光纤。
[0009]优选的，在传感光纤的一端安置有光反射单元，另一端接测试单元，这样可以使光?目号两次提尚待测区域，从而进一步提尚测试精度。
[0010]优选的，所述的A侧部分和B侧部分的表面上布设的变形齿的高度、间距、或齿顶圆弧曲率这三个参数之一、之二或全部是变化的。从而可根据需要是以检测传感光纤衰减变化为主，还是以检测传感光纤长度变化为主而自由这三个参数设计。
[0011]优选的，所述的间隙的螺旋形的节距是变化的。可以根据实际情况决定各个监测区域的监测精度。
[0012]优选的，所述的间隙的螺旋形方向是顺时针方向、逆时针方向交替布设的。可提高加工组装本产品的速度。
[0013]另一种线形光纤感测装置，包括由A侧部分和B侧部分构成的柱体，在A侧部分和B侧部分之间有连续的螺旋形的间隙，传感光纤夹持在间隙内，且在传感光纤上有螺旋缠绕的变形丝，传感光纤的末端与测试单元连接，变形丝与变形齿具有相同的作用，即在外力作用与柱体上使间隙间距变化时，使传感光纤的弯曲状态改变，从而使传感光纤内传输的光信号的状态发生改变，这被传感光纤末端连接的测试单元获取，从而达到监测应力、应变的目的。
[0014]优选的，所述的传感光纤位于由A侧部分和B侧部分构成的柱体的纵向轴心上。
[0015]进一步的，所述的由A侧部分和B侧部分之间安置有连接块。
[0016]为保证柱体结构的稳定，在所述的柱体的表面布设有环形的凹槽，每个凹槽内安置有环形的卡簧。
[0017]进一步的，所述的变形丝的螺旋缠绕的节距是非均匀的。
[0018]优选的，所述的间隙的相对两侧间安置有连接块。进一步的，所述的连接块是弹性材料。所述的连接块的弹性材料是高分子材料。如聚乙烯、橡胶、聚氨酯等材料。
[0019]优选的，所述的传感光纤的另一端安置有光反射单元。
[0020]优选的，所述的间隙内填充有防水材料。所述的防水材料可以是光纤油膏。
[0021]优选的，所述的柱体的外侧安置有保护套管。
[0022]本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、由于光纤传感装置采用了螺旋形结构，所以在监测多个方向的应力变化，而传统的微弯光纤结构只能监测一个方向上的应力，从而扩展了本发明传感器的应用领域。
[0023]2、由于本发明的传感结构可监测多个方向的应力变化，所以在施工时不需考虑安装方向，降低了施工的复杂性。
[0024]3、本发明由于是螺旋形的结构，完整性良好，可用于滑坡、大坝等大尺寸结构健康监测，而传统的微弯结构是平行板结构，很难做到长距离的监测。
[0025]综上所述，本发明的螺旋形的结构光纤传感装置具有结构简单、成本低、使用性能好的特点。
[0026]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0027]图1为现有微弯光纤传感装置的结构示意图。
[0028]图2为本发明的光纤传感装置实施方案一的结构示意图。。
[0029]图3为图2中柱体横截面的结构示意图。
[0030]图4为本发明的光纤传感装置实施方案二的结构示意图。。
[0031]图5为图4中柱体横截面的结构示意图。
[0032]附图标记说明:
I一传感光纤;2 —A侧部分;3—B侧部分;4一间隙；
5—固定丝;6—连接块;7—变形丝。
【具体实施方式】
[0033]实施方案一:如图2、图3所不的一种螺旋微弯分布式光纤传感装置，包括由A侧部分2和B侧部分3构成的柱体，在A侧部分2和B侧部分3之间由连续的螺旋形的间隙4，在间隙4的相对两侧的A侧部分2和B侧部分3的表面上布设有交错对应的变形齿，这里是对应的波峰和波谷，在两侧波峰之间夹持有传感光纤1，传感光纤I的末端与测试单元连接，当有应力作用在柱体上或柱体变形后，或导致局部的构成柱体的A侧部分2和B侧部分3之间的距离的变化，从而使位于A侧部分2与B侧部分3之间夹持的传感光纤I的弯曲状态发生改变，从而使传感光纤I内传输的光信号的状态发生变化或传感光纤I的长度发生变化，能够被与传感光纤I连接的测试单元检测到，使待测的应力、应变监测到，到达监测目的。测试单元可以是连接光时域反射计(简称0TDR)、光源-光功率计、布里渊散射仪或光纤干涉仪等，该装置可以监测任意方向的应力或应变变化，这是现有的光纤微弯传感装置无法做到的，且由于柱体的保护作用，可以防止外界各种不利因素的对传感光纤I的损伤，即达到了保护传感光纤I的作用，又可以监测外力或应变的变化。
[0034]优选的，所述的传感光纤位于由A侧部分2和B侧部分2构成的柱体的纵向轴心上。进一步的，所述的由A侧部分2和B侧部分3之间安置有连接块6。
[0035]优选的，所述的A侧部分2和B侧部分3的表面上布设的变形齿的高度、间距、或齿顶圆弧曲率这三个参数之一、之二或全部是变化的。从而可根据需要是以检测传感光纤衰减变化为主，还是以检测传感光纤长度变化为主而自由这三个参数设计。
[0036]为保证柱体结构的完整，在所述的柱体表面缠绕由固定丝5，如弹簧丝或铁丝等。优选的，所述的柱体表面布设有凹槽，所述的固定丝安置于凹槽内。
[0037]可以在所述的柱体的轴心上并排布设有多根传感光纤。
[0038]优选的，所述的传感光纤I的另一端安置有光反射单元。
[0039]优选的，所述的间隙4的螺旋形的节距是变化的。可以根据实际情况决定各个监测区域的监测精度。
[0040]优选的，所述的间隙4的螺旋形方向是顺时针方向、逆时针方向交替布设的。可提高加工组装本产品的速度。
[0041]优选的，所述的间隙4内填充有防水材料。所述的防水材料可以是光纤油膏。
[0042]优选的，所述的柱体10的外侧安置有保护套管。
[0043]实施方案二:
如图1、图2所示的一种螺旋微弯分布式光纤传感装置，一种螺旋微弯分布式光纤传感装置，包括由A侧部分2和B侧部分3构成的柱体，在A侧部分2和B侧部分3之间有连续的螺旋形的间隙4，传感光纤I夹持在间隙4内，且在传感光纤I上有螺旋缠绕的变形丝7，传感光纤I的末端与测试单元连接，变形丝7与变形齿具有相同的作用，即在外力作用与柱体上使间隙4间距变化时，使传感光纤I的弯曲状态改变，从而使传感光纤I内传输的光信号的状态发生改变，这被传感光纤末端连接的测试单元获取，从而达到监测应力、应变变化的目的。
[0044]优选的，所述的传感光纤I位于由A侧部分2和B侧部分3构成的柱体的纵向轴心上。
[0045]进一步的，所述的变形丝7的螺旋缠绕的节距是非均匀的。
[0046]进一步的，所述的由A侧部分2和B侧部分3之间安置有连接块6。
[0047]为保证柱体结构的稳定，在所述的柱体的表面布设有环形的凹槽，每个凹槽内安置有环形的卡簧。
[0048]优选的，所述的间隙4的螺旋形的节距是变化的。可以根据实际情况决定各个监测区域的监测精度。
[0049]优选的，所述的间隙4的螺旋形方向是正向、反向交替布设的。可提高加工组装本产品的速度。
[0050]优选的，所述的柱体的外侧安置有保护套管。
[0051]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种线形光纤感测装置，其特征在于，包括由A侧部分(2)和B侧部分(3)构成的柱体，在A侧部分(2 )和B侧部分(3 )之间有连续的螺旋形的间隙(4)，在间隙(4)的相对两侧的A侧部分(2)和B侧部分(3)的表面上布设有交错对应的变形齿，在两侧变形齿之间夹持有传感光纤(1)，传感光纤(I)的末端与测试单元连接。2.根据权利要求1所述的一种线形光纤感测装置，其特征在于，所述的传感光纤(I)位于由A侧部分(2)和B侧部分(3)构成的柱体的纵向轴心上。3.根据权利要求1所述的一种线形光纤感测装置，其特征在于，所述的由A侧部分(2)和B侧部分(3 )之间安置有连接块(6 )。4.根据权利要求1所述的一种线形光纤感测装置，其特征在于，所述的A侧部分(2)和B侧部分(3)的表面上布设的变形齿的高度是变化的。5.根据权利要求1所述的一种线形光纤感测装置，其特征在于，所述的A侧部分(2)和B侧部分(3)的表面上布设的变形齿的间距是变化的。6.根据权利要求1所述的一种线形光纤感测装置，其特征在于，所述的A侧部分(2)和B侧部分(3)的表面上布设的变形齿的齿顶圆弧的曲率是变化的。7.根据权利要求1所述的一种线形光纤感测装置，其特征在于，所述的传感光纤(I)的一端安置有光反射单元。8.根据权利要求1所述的一种线形光纤感测装置，其特征在于，所述的柱体的内部并排布设有多根传感光纤(I)。9.根据权利要求1所述的一种线形光纤感测装置，其特征在于，所述的间隙(4)的螺旋形的节距是变化的。10.根据权利要求1所述的一种线形光纤感测装置，其特征在于，所述的间隙(4)的螺旋形方向是顺时针方向、逆时针方向交替布设的。11.一种线形光纤感测装置，其特征在于，包括由A侧部分(2)和B侧部分(3)构成的柱体，在A侧部分(2)和B侧部分(3)之间有连续的螺旋形的间隙(4)，传感光纤(I)夹持在间隙(4)内，且在传感光纤(I)上有螺旋缠绕的变形丝(7)，传感光纤(I)的末端与测试单元连接。12.根据权利要求11所述的一种线形光纤感测装置，其特征在于，所述的传感光纤(I)位于由A侧部分(2)和B侧部分(3)构成的柱体的纵向轴心上。13.根据权利要求11所述的一种线形光纤感测装置，其特征在于，所述的由A侧部分(2)和B侧部分(3 )之间安置有连接块(6 )。14.根据权利要求11所述的一种线形光纤感测装置，其特征在于，所述的变形丝(7)的螺旋缠绕的节距是非均匀的。
【文档编号】G01B11/16GK105823496SQ201610000656
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年1月4日
【发明人】杜兵
【申请人】西安金和光学科技有限公司