[發明專利]基于光纖微彎損耗的通用型壓力感測裝置

無效

• 申請號: 201010264423.6
• 申請日: 2010-08-17
• 公開（公告）號: CN102374913A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 杜兵
• 申請（專利權）人: 西安金和光學科技有限公司
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01L11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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(2000)Vol.16No.1p.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。