[實用新型]基于功能材料的光纖傳感裝置

無效

• 申請號: 201020507079.4
• 申請日: 2010-08-17
• 公開（公告）號: CN201903352U
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 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: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于光纖傳感領域，具體是涉及一種由具有功能材料特性的微彎結構構成的、基于光纖微彎損耗變化的光纖傳感裝置。

背景技術

光纖微彎傳感器是一種光強度調制的傳感器，具有成本低、靈敏度高、具有一定的環境抗干擾能力的特點，其實現方案是基于光纖的彎曲或微彎損耗來實現的。通過改變光纖的彎曲程度，從而導致輸出光功率的變化。

光纖微彎傳感器中光功率損耗的原理是：當光纖受到彎曲擾動的時候，將會產生彎曲損耗，主要是微彎損耗和宏彎損耗，兩者損耗并沒有嚴格的區分。兩者彎曲損耗均是由于光纖彎曲時導致纖芯中的部分導模耦合至包層引起的，兩者損耗都可以根據Marcuse的理論公式計算彎曲損耗大小，其公式如下：

P_OUT＝P_IN?exp(-γS)

其中，P_OUT和P_IN分別為輸出和輸入光功率，γ是彎曲損耗系數，S為彎曲弧長。可以看出光纖的彎曲損耗系數γ越大，即光纖彎曲半徑越小，則損耗越大，但彎曲半徑過小會導致光纖壽命大幅度減少，影響傳感器的使用壽命，所以實際應用中光纖的彎曲半徑是受限制的；另一方面，在相同的彎曲損耗系數γ下，若增加彎曲弧長S，則可增大衰減，可以通過大幅度增加彎曲弧長S，達到大幅度提高光纖傳感器的動態范圍和精度的目的。

現有的微彎光纖傳感裝置是鋸齒板周期微彎損耗式裝置，典型結構是?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，很難對光纖的最小彎曲曲率進行有效的控制，另外光纖有效彎曲長度也不易大幅度的延長，限制了該類光纖傳感裝置的使用壽命和使用范圍。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供一種基于功能材料的光纖傳感裝置，采用的是多圈光纖微彎結構，延長了光纖有效彎曲長度，使該光纖傳感裝置具有使用壽命長、精度高的特點。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種基于功能材料的光纖傳感裝置，其特征在于：有一個包含信號光纖的多圈微彎元件，所述的多圈微彎元件中至少一部分由隨著待測物理量的變化而發生伸縮變形的材料構成，信號光纖通過延長光纖與測試單元連接。

本實用新型的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是：所述的多圈微彎元件中的變形齒或變形齒的一部分由隨著待測物理量的變化而發生伸縮變形的材料構成。

本實用新型的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是：所述的多圈微彎元件中用于固定變形齒的區域或其中的部分區域由隨著待測物理量的變化而發生伸縮變形的材料構成。

本實用新型的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是：所述的多圈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。

本實用新型的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是：所述的多圈?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。

本實用新型的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是：所述的多圈微彎元件是由一波紋管構成，在波紋管管壁的下凹處的相對兩個面上分別布設有相互交錯對應的變形齒，在變形齒間夾持有信號光纖。

本實用新型的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是：所述的多圈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。

本實用新型的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是：所述的多圈微彎元件是由單層的平板鋸齒型微彎元件構成，所述的信號光纖以螺旋盤繞的方式形成多圈結構并夾持于平板鋸齒型微彎元件中。

本實用新型的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是：在所述的多圈微彎元件外是兩層殼體，內層殼體是由沒有互相連接的兩塊殼體構成，內外兩層殼體分別在外殼體的兩端固定在一起，內層殼體的未與外殼體固定的端分別與多圈微彎元件的兩端連接。

本實用新型的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是：兩層殼體的膨脹系數不同，通過選擇合適的膨脹系數，使多圈微彎元件消減了溫度的影響。

本實用新型的光纖傳感器解決進一步技術問題的方案是：將兩個或兩個以上的包含信號光纖的多圈微彎元件通過傳輸光纖連接起來，構成準分布式的光纖傳感裝置。