[發(fā)明專利]一種柔性分布式光纖傳感器及制作方法

在審

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• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113790670A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳琦;沈康宇;朱大奇;褚振忠
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/26
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31312
• 代理人: 佘大鵬

本發(fā)明公開了一種柔性分布式光纖傳感器及制作方法，包括：覆層體，所述覆層體內(nèi)開設(shè)有第一置納通槽與第二置納通槽，所述第一置納通槽與第二置納通槽沿豎直方向堆疊且之間間隔設(shè)置；所述第一置納通槽與第二置納通槽內(nèi)分別設(shè)置有透明芯與染色芯；所述覆層體一端設(shè)置有LED光源，另一端設(shè)置有光譜顏色傳感器；所述染色芯上涂覆有吸收性彩色燃料。根據(jù)本發(fā)明，能夠測量彎曲的角度和彎曲位置信息，從結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)抗拉能力，不容易損壞，更適用于機械手的運動裝置中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖傳感器的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種柔性分布式光纖傳感器及制作方法。

背景技術(shù)

隨著光纖傳感器監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，柔性光纖傳感器成為了光纖傳感器技術(shù)研究的重點領(lǐng)域。光纖傳感器能夠在一定條件下實現(xiàn)高精度、長距離地監(jiān)測一些數(shù)據(jù)，例如應(yīng)變、溫度、壓力等物理參數(shù)。光纖芯是光纖傳感器中的關(guān)鍵部件，光纖芯與覆層體相互作用，利用光傳播的全反射的原理，從而實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的測量與記錄。常規(guī)的光纖傳感器的光纖芯由玻璃纖維制成，其抗拉和抗彎折能力比較差，一旦某處光纖芯被拉斷，則整條光纖傳感器將失去作用，因此常規(guī)的光纖傳感器都是固定鋪設(shè)在靜止的物體表面進行測量。更重要的時，常規(guī)光纖傳感器無法測量彎曲角度和彎曲位置，不能夠用于機械手的需要測量彎曲情況的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種柔性分布式光纖傳感器，能夠測量彎曲的角度和彎曲位置信息，從結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)抗拉能力，不容易損壞，更適用于機械手的運動裝置中。為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的上述目的和其他優(yōu)點，提供了一種柔性分布式光纖傳感器，包括：

覆層體，所述覆層體內(nèi)開設(shè)有第一置納通槽與第二置納通槽，所述第一置納通槽與第二置納通槽沿豎直方向堆疊且之間間隔設(shè)置；

所述第一置納通槽與第二置納通槽內(nèi)分別設(shè)置有透明芯與染色芯；

所述覆層體一端設(shè)置有LED光源，另一端設(shè)置有光譜顏色傳感器；

所述染色芯上涂覆有吸收性彩色燃料。

優(yōu)選的，所述透明芯與染色芯由透明聚氨酯彈性體固化而成。

優(yōu)選的，所述染色芯中預(yù)留有等間距或非等間距的離散性的空腔，所述空腔內(nèi)涂刷有對應(yīng)的吸收性彩色燃料。

優(yōu)選的，所述空腔位于染色芯的外表面任一位置，且所述空腔的大小相同或者呈階梯型排列。

優(yōu)選的，所述覆層體、透明芯與染色芯均柔性材料制作，可進行任意角度彎曲。

一種柔性分布式光纖傳感器的制作方法，包括以下步驟：

S1、設(shè)計并3D打印出覆層體、染色芯、透明芯所需要用到的模具；

S2、將有機硅膠AB組混合攪拌均勻并倒入對應(yīng)模具中，固化后取出得到覆層體；

S3、將聚氨酯彈性機體AB組混合攪拌均勻并倒入對應(yīng)模具中，固化后取出得到透明芯和染色芯；

S4、將吸收性彩色染料涂刷到染色芯對應(yīng)的空腔中；

S5、將染色芯和透明芯耦合到覆層體中并對覆層體進行密封處理；

S6、將LED光源和光譜顏色傳感器耦合到覆層體的輸入端和輸出端。

優(yōu)選的，所述步驟S2中，將有機硅膠AB組以1:1比例攪拌混合后，放入2500rpm的離心機中離心60秒，消除氣泡，然后倒入模具并放入60℃的烤箱中60分鐘，使其固化完成。

優(yōu)選的，所述步驟S3中將透明聚氨酯彈性體AB組以1:1比例攪拌混合后，倒入模具中，在室溫條件下固化16小時。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是：