专利名称：后向散射光纤传感器及其加工设备和加工方法
技术领域：
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种光纤传感器。
背景技术：
近年来，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。其中，光纤传感器倍受青睐。光纤传感器具有很多优异的性能，例如抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等。光纤传感器应用于众多领域，比如用物体对光的后向散射原理可以检测多种物理量，光纤传感器是主要的检测设备。检测物体后向散射光线信号的时候，通常采用双光纤并排的形式，也就是一束光纤把入射光线导入到被测物质上，另一束光纤接收被检测物质的后向散射光线信号。然而， 无论是射入光纤还是接收光纤，和物质的接触端面都是平面，这就造成射入光纤的射入光线不能尽可能范围更广的照射到被测物质上，接收光纤也没有尽可能多的接收后向散射光线信号，使检测被测物质时的后向散射光线信号过小，不容易实现对后向检测光线信号的处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种后向散射光纤传感器，以解决上述技术问题。本发明的另一目的在于提供一种后向散射光纤传感器的加工设备，以解决上述技术问题。本发明的另一目的在于提供一种后向散射光纤传感器的加工方法，以解决上述技术问题。本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现后向散射光纤传感器，包括发射光线的发射光纤、接收被测物质后向散射光线信号的接收光纤，还包括一空心壳体，所述空心壳体中设有至少一条所述发射光纤、至少一条所述接收光纤，所述发射光纤的发射端面上设有至少一个凸起；所述接收光纤的接收端面上设有至少一个凹陷。本发明在发射光纤上设有若干凸起、在接收光纤上设有若干凹陷后，发射光纤发射的射入光线在凸起的作用下，尽可能范围更广的照射到被测物质上。接收光纤在凹陷的作用下，也能尽可能多的接收后向散射光线，大大增大了检测被测物质时的后向散射信号， 实现后向散射光线信号采集的最大化，大大提高了后向散射光纤传感器的工作效率。所述发射光纤的发射端面呈平面，所述凸起设置在所述平面上。所述发射光纤的发射端面也可呈凸面，所述凸起设置在所述凸面上。以便发射的射入光线范围更广的照射到被测物质上。所述接收光纤的接收端面呈平面，所述凹陷设置在所述平面上。所述接收光纤的接收端面呈凸面，所述凹陷设置在所述凸面上。所述接收光纤的接收端面呈凹面，所述凹陷设置在所述凹面上。以便能够更多接收被测物质的后向散射光线信号。所述凸起为，采用金刚石在放大镜下打磨所述发射端面制成的凸起；所述凹陷为，采用金刚石在放大镜下打磨所述接收端面制成的凹陷。在放大镜下打磨，可以在发射端面和接收端面上制成较多的凸起或凹陷，有助于进一步提高本发明接收后向散射光线信号的能力。所述发射光纤和所述接收光纤并排设置，所述发射光纤的发射端面与所述接收光纤的接收端面朝向一致。具体设置时，优选发射光纤和接收光纤安装距离尽可能的近。以便进一步增大后向散射光线信号的采集。后向散射光纤传感器的加工设备，包括一手柄；还包括一轴，所述轴的顶部设有一叶轮，所述轴的底部设有一用于加工接收光纤的接收端面和发射光纤的发射端面的金刚石；所述轴通过一固定板活动连接所述手柄；所述手柄的一侧设有气孔，所述气孔一端朝向所述叶轮的叶片，所述气孔另一端连接一与外界供气系统连接的通气管；当外界供气系统给所述通气管通气后，所述叶轮的叶片在气体的作用下转动，所述叶轮带动所述轴转动，所述轴带动所述金刚石转动，进行打磨。所述手柄一侧通过一可转动的连接杆连接一放大镜。通过连接杆调节放大镜的位置，以便在放大镜下加工，得到精度更高的凹陷或凸起。所述金刚石与所述轴可拆卸连接，所述金刚石与所述轴连接处设有调整垫片，以便调整所述金刚石的安装位置。所述金刚石包括一用于加工接收光纤的接收端面上的凹陷的尖头金刚石、一用于加工发射光纤的发射端面上的凸起的分叉金刚石、一用于加工光纤的端面的大规格金刚石；所述尖头金刚石的底部呈“V”形，所述分叉金刚石的底部设有一槽口，所述槽口呈倒“V”形。当需要打磨光纤的发射端面或接收端面时，采用大规格金刚石。当需要打磨发射光纤的凸起时，采用分叉金刚石。当需要打磨接收光纤的凹陷时，采用尖头金刚石。所述轴上连接所述尖头金刚石时，所述尖头金刚石的“V”形尖头设置在所述轴的中心线上；所述轴上连接所述分叉金刚石时，所述槽口的中心线与所述轴的中心线重合。后向散射光纤传感器的加工方法，包括如下步骤1)将金刚石设置在后向散射光纤传感器的加工设备的轴上；2)将光纤的端面朝向所述金刚石，调整调整垫片，调整放大镜位置；3)通过气动方式转动所述轴，在放大镜下，所述金刚石打磨所述光纤的端面；4)打磨所述光纤的端面时，首先将所述光纤的端面进行打磨，打磨成一定形状的表面，如凹面、凸面或平面，然后在一定形状的端面上打磨凹陷或凸起。当在光纤的端面上打磨凹陷时，所述金刚石选择尖头金刚石，所述尖头金刚石的底部呈“V”形；当在光纤的端面上打磨凸起时，所述金刚石选择分叉金刚石，所述分叉金刚石的底部设有一槽口，所述槽口呈倒“V”形。有益效果由于采用上述技术方案，采用本发明的加工设备和加工方法制成的后向散射光纤传感器，大大增大了检测被测物质时的后向散射光线信号，实现后向散射光线射光纤传感器的工作效率。
图1为本发明后向散射光纤传感器的一种结构示意图；图2为本发明中图1的侧视图；图3为本发明图2中A-A线的局部剖视图；图4为本发明图2中B-B线的局部剖视图；图5为本发明后向散射光纤传感器的加工设备的一种结构示意图；图6为本发明后向散射光纤传感器的加工设备另一种结构示意图；图7为本发明后向散射光纤传感器的加工设备的侧视图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。参照图1、图2，后向散射光纤传感器，包括发射光线的发射光纤9、接收被测物质后向散射光线信号的接收光纤8，还包括空心壳体10，空心壳体10中设有至少一条发射光纤9、至少一条接收光纤8，参照图4，发射光纤9的发射端面上设有至少一个凸起91。参照图3，接收光纤8的接收端面上设有至少一个凹陷81。在发射光纤9上设有若干凸起91、在接收光纤8上设有若干凹陷81后，发射光纤9发射的射入光线在凸起91的作用下，尽可能多的照射到被测物质上。接收光纤8在凹陷81的作用下，也能尽可能多能接收后向散射光线，大大增大了检测被测物质时的后向散射信号，实现后向散射光线采集的最大化，大大提高了后向散射光纤传感器的工作效率。发射端面呈平面，凸起91设置在平面上。发射端面也可呈凸面，凸起91设置在凸面上。以便发射的射入光线更多的照射到被测物质上。接收端面呈平面，凹陷81设置在平面上。接收端面呈凸面，凹陷81设置在凸面上。接收端面呈凹面，凹陷81设置在凹面上。 以便能够更多接收被测物质的后向散射光线信号。凸起91为采用金刚石在放大镜下打磨发射端面制成的凸起91 ；凹陷81为采用金刚石在放大镜下打磨接收端面制成的凹陷81。 在放大镜下打磨可以在发射和接收端面上制成较多的凸起91或凹陷81，有助于进一步提高本发明接收后向散射信号。发射光纤9和接收光纤8并排设置，发射光纤9的发射端面与接收光纤8的接收端面朝向方向一致。具体设置时，发射光纤9和接收光纤8安装距离尽可能的近，优选发射光纤9和接收光纤8紧贴设置。以便进一步增大后向散射信号。参照图5、图6、图7，后向散射光纤传感器的加工设备，包括一手柄5 ；还包括一轴 1，轴1的顶部设有一叶轮4，轴1的底部设有一用于加工接收光纤8的接收端面和发射光纤 9的发射端面的金刚石3 ；轴1通过一固定板6活动连接手柄5 ；手柄5的一侧设有气孔7， 气孔7 —端朝向叶轮4的叶片，气孔7另一端连接一与外界供气系统连接的通气管；当外界供气系统给通气管通气后，叶轮4的叶片在气体的作用下转动，叶轮4带动轴1转动，轴1 带动金刚石3转动，进行打磨。手柄5 —侧通过一可转动的连接杆连接一放大镜。通过连接杆调节放大镜的位置，以便在放大镜下加工，得到精度更高的凹陷81或凸起91。金刚石 3与轴1可拆卸连接，金刚石3与轴1连接处设有调整垫片2，以便调整金刚石3的安装位置。参照图5和图6，金刚石3包括一用于加工接收光纤8的接收端面上的凹陷81的尖头金刚石、一用于加工发射光纤9的发射端面上的凸起91的分叉金刚石、一用于加工光纤的端面的大规格金刚石；尖头金刚石的底部呈“V”形，分叉金刚石的底部设有一槽口，槽口呈倒“V”形。当需要打磨光纤的发射端面或接收端面时，采用大规格金刚石。大规格金刚石可以采用常用于切割或打磨光纤的普通金刚石。当需要打磨发射光纤9的凸起91时， 采用分叉金刚石。当需要打磨接收光纤8的凹陷81时，采用尖头金刚石。轴1上连接尖头金刚石时，尖头金刚石的“V”形尖头设置在轴1的中心线上；轴1上连接分叉金刚石时，槽口的中心线与轴1的中心线重合。后向散射光纤传感器的加工方法，包括如下步骤1)将金刚石3设置在后向散射光纤传感器的加工设备的轴1上；幻将光纤的端面朝向金刚石3，调整调整垫片，调整放大镜位置；幻采用气动方式转动轴，在放大镜下，金刚石3打磨光纤的端面；4)打磨光纤的端面时，首先将光纤的端面进行打磨，打磨成一定形状的表面，如凹面、凸面或平面，然后在一定形状的端面上打磨凹陷81或凸起91。当在光纤的端面上打磨凹陷81时，金刚石3选择尖头金刚，石尖头金刚石的底部呈“V”形；当在光纤的端面上打磨凸起91时，金刚石3选择分叉金刚石，分叉金刚石的底部设有一槽口，槽口呈倒“V”形。加工光纤时，可以先选择大规格金刚石，首先打磨光纤的端面，比如，采用大规格金刚石打磨发射光纤的发射端面时，将发射端面打磨成凸面，然后在凸面上采用分叉金刚石打磨凸起。采用大规格金刚石打磨接收光纤的接收端面时，将接收端面打磨成凹面，然后在凹面上采用尖头金刚石打磨凹陷。在选择金刚石时，可以选择较大的金刚石打磨光纤端面，选择较小的金刚石打磨凸起或凹陷， 以便进一步提高后向散射光纤传感器的精度。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.后向散射光纤传感器，包括发射光线的发射光纤、接收被测物质后向散射光线信号的接收光纤，其特征在于，还包括一空心壳体，所述空心壳体中设有至少一条所述发射光纤、至少一条所述接收光纤，所述发射光纤的发射端面上设有至少一个凸起；所述接收光纤的接收端面上设有至少一个凹陷。
2.根据权利要求1所述的后向散射光纤传感器，其特征在于，所述发射端面呈凸面，所述凸起设置在所述凸面上；所述接收端面呈凹面，所述凹陷设置在所述凹面上。
3.根据权利要求1或2所述的后向散射光纤传感器，其特征在于，所述凸起为，采用金刚石在放大镜下打磨发射端面制成的凸起；所述凹陷为，采用金刚石在放大镜下打磨接收端面制成的凹陷。
4.根据权利要求1或2所述的后向散射光纤传感器，其特征在于，所述发射光纤和所述接收光纤并排紧贴设置，所述发射光纤的发射端面与所述接收光纤的接收端面朝向方向一致。
5.后向散射光纤传感器的加工设备，其特征在于，包括一手柄；还包括一轴，所述轴的顶部设有一叶轮，所述轴的底部设有一用于加工接收光纤的接收端面和发射光纤的发射端面的金刚石；所述轴通过一固定板活动连接所述手柄；所述手柄的一侧设有气孔，所述气孔一端朝向所述叶轮的叶片，所述气孔另一端连接一与外界供气系统连接的通气管；当外界供气系统给所述通气管通气后，所述叶轮的叶片在气体的作用下转动，所述叶轮带动所述轴转动，所述轴带动所述金刚石转动，进行打磨。
6.根据权利要求5所述的后向散射光纤传感器的加工设备，其特征在于，所述手柄一侧通过一可转动的连接杆连接一放大镜。
7.根据权利要求5或6所述的后向散射光纤传感器的加工设备，其特征在于，所述金刚石与所述轴可拆卸连接，所述金刚石与所述轴连接处设有调整垫片，以便调整所述金刚石的安装位置。
8.根据权利要求7所述的后向散射光纤传感器的加工设备，其特征在于，所述金刚石包括一用于加工接收光纤的接收端面上的凹陷的尖头金刚石、一用于加工发射光纤的发射端面上的凸起的分叉金刚石、一用于加工光纤的端面的大规格金刚石；所述尖头金刚石的底部呈“V”形，所述分叉金刚石的底部设有一槽口，所述槽口呈倒 “V” 形。
9.后向散射光纤传感器的加工方法，其特征在于，包括如下步骤1)将金刚石设置在后向散射光纤传感器的加工设备的轴上；2)将光纤的端面朝向所述金刚石，调整调整垫片，调整放大镜位置；3)采用气动的方式转动所述轴，并在放大镜下，所述金刚石打磨所述光纤的端面；4)打磨所述光纤的端面时，首先将所述光纤的端面进行打磨，然后在所述端面上打磨凹陷或凸起。
10.根据权利要求9所述的后向散射光纤传感器的加工方法，其特征在于，当在光纤的端面上打磨凹陷时，所述金刚石选择尖头金刚石所述尖头金刚石的底部呈“V”形；当在光纤的端面上打磨凸起时，所述金刚石选择分叉金刚石，所述分叉金刚石的底部设有一槽口，所述槽口呈倒“V”形。
全文摘要
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种光纤传感器。后向散射光纤传感器，包括发射光纤和接收光纤，还包括空心壳体，空心壳体中设有至少一条发射光纤、至少一条接收光纤，发射端面上设有至少一个凸起；接收端面上设有至少一个凹陷。由于采用上述技术方案，采用本发明的加工设备和加工方法制成的后向散射光纤传感器，大大增大了检测被测物质时的后向散射光线信号，提高了后向散射光纤传感器的工作效率。
文档编号G01D5/32GK102175275SQ20111003313
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月30日 优先权日2011年1月30日
发明者刘伟, 姜静, 孙贤明, 孙霞, 王雅静, 申晋, 盛翠霞, 谭博学, 马立修 申请人:山东理工大学