[實用新型]一種光纖傾角計

有效

• 申請號: 201420355831.6
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN203929062U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 黃珂;龔華平;楊效;黃杰;金永興
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01C9/00
• 分類號: G01C9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種傾角計，尤其涉及一種光纖傾角計。

背景技術

光纖傾角傳感器被廣泛的應用在結構健康監測，特殊環境下的角度測量，土質測量等領域。傾角計在地表和邊坡傾角監測中發揮著巨大的作用，當地表和邊坡發生傾角，將會導致自然災害的發生，能夠起到預警的作用。在機械結構健康監測上，傾角計也具有重要作用。因為在大型機械結構中，機器設備磨損使零件發生傾角，導致機械故障，傾角計能夠監測儀器的健康情況。目前，對比與其它原理的傾角計，光纖傾角計具有閉合的光路，可應用于強電磁場等特殊環境，精度高等優點。

隨著光纖傳感技術的發展，有許多方法用來制作光纖傾角計，例如利用光纖光柵與懸臂梁結構的傾角計；利用長周期光纖光柵裝置到傾角儀上，把傾角轉化為應變進行測量；利用在光纖拉錐處刻相移光纖光柵；但這些傳感器都有相應的缺點。光纖光柵，長周期光纖光柵和其他結構相結合的傾角計，其原理都是把傾角的測量轉換為應變的測量，其靈敏度低，且要與懸臂梁等結構相結合，結構復雜，體積大。在光纖拉錐上刻寫相移光纖光柵，其傳感器的制作復雜，制作成本高。因此些傳感器在實際運用中受到限制。

發明內容

為了解決上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種光纖傾角計，該光纖傾角計具有結構緊湊，制作簡單，靈敏度高等優點。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案為：一種光纖傾角計，包括寬帶光源、第一單模光纖、保偏光纖、第二單模光纖和光譜儀，寬帶光源的輸出端與第一單模光纖的左端連接，第一單模光纖的右端與保偏光纖的左端連接，保偏光纖的右端與第二單模光纖的左端連接，第二單模光纖的右端與光譜儀連接；其特征在于，所述的第一單模光纖的右端與保偏光纖的左端為光纖拉錐結構，所述的保偏光纖的右端與第二單模光纖的左端為花生型結構。

所述的保偏光纖長度為20-40mm。

所述的光纖拉錐結構，直徑為30-60μm，長度為1-2mm。

所述的花生型結構，直徑為200-300μm，長度為400-600μm。

所述的寬帶光源波長范圍為1500-1600nm。

所述的光譜儀檢測輸出的透射光譜，其分辨率為10-20pm。

本發明所具有的有益效果為：

1.利用光纖拉錐結構的柔韌性直接測量傾角，可實現對傾角的高精度測量；

2.利用光纖拉錐和花生型結構，制造方便，結構緊湊，成本低廉；

3.采用光譜儀檢測峰值波長移動，使得測量方法簡單方便，提高傳感器的實用性。

附圖說明

下面結合附圖及其具體實施方式對本發明作進一步說明。

圖1為本發明的實驗測量裝置圖；

圖2是利用本發明進行測量的結果圖。

圖中，1為寬帶光源；2為第一單模光纖；3為光纖拉錐結構；4為保偏光纖；5為花生型結構；6為第二單模光纖；7為光譜儀。

具體實施方法

圖1中，一種光纖傾角計，包括寬帶光源1、第一單模光纖2、光纖拉錐結構3、保偏光纖4、花生型結構5、第二單模光纖6和光譜儀7。寬帶光源1的輸出端與第一單模光纖2的左端連接，第一單模光纖2的右端與保偏光纖4的左端通過光纖拉錐結構連接，保偏光纖4的右端與第二單模光纖6的左端通過花生型結構5連接，第二單模光纖6的右端與光譜儀7連接。

其工作方式為：寬帶光源1發出的寬帶光輸入第一單模光纖2中以基模的形式傳播，絕大部分光能量束縛在纖芯內。光波經過第一單模光纖2傳輸到光纖拉錐結構3，由于光纖拉錐結構使模場直徑不匹配，一部分光注入保偏光纖4的包層，從而激發高階包層模在包層中傳輸；另一部分光耦合進入保偏光纖4的纖芯，以基模的形式在纖芯內傳播。兩部分光經中間的保偏光纖4傳輸，在花生型結構5中重新耦合在一起而產生干涉，干涉光經第二單模光纖6輸入光譜儀7，顯示出透射光譜的干涉圖樣。當光纖傾角發生變化時，產生干涉的兩部分光的相位差發生變化，導致透射光譜移動，該裝置正是通過監測透射光譜中峰值波長的漂移量來測量傾角大小。

圖2是利用本發明進行測量的結果圖。當光纖拉錐結構的傾角從0°增加到6.7°，干涉光譜的波峰移動了19.8nm，靈敏度系數為2.9nm/度，相對應的角度分辨率為6.9×10^-3度。