CN101881633A - 基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器 - Google Patents

基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN101881633A
CN101881633A CN201010219547.2A CN201010219547A CN101881633A CN 101881633 A CN101881633 A CN 101881633A CN 201010219547 A CN201010219547 A CN 201010219547A CN 101881633 A CN101881633 A CN 101881633A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
spring
distortion tooth
bending loss
type high
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201010219547.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101881633B (zh
Inventor
杜兵
杜蔚
杜迎涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jinhe Optical Technology Co Ltd
Original Assignee
Xian Jinhe Optical Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jinhe Optical Technology Co Ltd filed Critical Xian Jinhe Optical Technology Co Ltd
Priority to CN201010219547.2A priority Critical patent/CN101881633B/zh
Publication of CN101881633A publication Critical patent/CN101881633A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101881633B publication Critical patent/CN101881633B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
    • G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35338—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using other arrangements than interferometer arrangements
    • G01D5/35341—Sensor working in transmission
    • G01D5/35345—Sensor working in transmission using Amplitude variations to detect the measured quantity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/3537—Optical fibre sensor using a particular arrangement of the optical fibre itself
    • G01D5/35377—Means for amplifying or modifying the measured quantity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/04—Measuring force or stress, in general by measuring elastic deformation of gauges, e.g. of springs
    • G01L1/042—Measuring force or stress, in general by measuring elastic deformation of gauges, e.g. of springs of helical springs

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器，通过多圈型结构，大大延长了有效信号光纤的长度，在大幅度减小信号光纤弯曲曲率情况下提高了本发明光纤传感器的动态范围，并能够同时利用光纤宏弯损耗和微弯损耗进行检测，使测试的动态范围更大，从而使测试结果更灵敏和准确，本发明结构简单、设计合理、加工制作方便且使用方式灵活、灵敏度高、寿命长、使用效果好，并可扩展为多种物理量的测定，为本发明的光纤传感器的应用提供了非常广阔的应用前景。

Description

基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器
技术领域
本发明涉及一种传感技术领域的光纤传感器，具体是一种弹簧型多圈的高精度应力参数测试的光纤传感器。
背景技术
现有光纤传感器的种类非常多，主要包括光强度调整型光纤传感器、光纤光栅传感器、光纤干涉传感器等多种类型，后两者的特点是传感灵敏度高，但是实际应用过程中，存在设备复杂、使用运行成本高等缺陷和不足，从而使得光纤传感器的应用推广受到很大限制。尤其是对较高灵敏度的光纤传感器，其会响应使用过程中各种环境条件的改变情形，如光纤干涉传感器，由于其灵敏度很高，但当其应用于实际条件下后，发现温度、气压、振动等环境因素均会对其工作参数造成影响，因而实际使用时，不得不采取多种措施来防止和剔除上述环境因素的影响，从而使得其监测设备的结构越来越趋于复杂，运行使用成本大幅提高。
而光纤微弯传感器是一种光强度调制的传感器，具有成本低、灵敏度高、具有一定的环境抗干扰能力的特点，其实现方案是基于光纤的弯曲或微弯损耗来实现的。通过改变光纤的弯曲程度，从而导致输出光功率的变化。
光功率损耗的原理是：当光纤受到弯曲扰动的时候，将会产生弯曲损耗，主要是微弯损耗和宏弯损耗。两者弯曲损耗均是由于光纤弯曲时导致纤芯中的部分导模耦合至包层引起的，两者损耗可以根据Marcuse的理论公式计算弯曲损耗大小，其公式如下：
POUT＝PIN exp(-γS)
其中，Pout和Pin分别为输出和输入光功率，γ是弯曲损耗系数，S为弯曲弧长。可以看出光纤的弯曲损耗系数γ越大，即光纤弯曲半径越小，则损耗越大，但弯曲半径过小会导致光纤寿命大幅度减少，影响衰减器的使用寿命，所以实际应用中光纤的弯曲半径是受限制的；另一方面，在相同的弯曲损耗系数γ下，若增加弯曲弧长S，则可增大衰减，可以通过大幅度增加弯曲弧长S，达到大幅度提高光纤衰减器的动态范围和精度的目的。
中国专利87107210提供的方案是以光纤的微弯损耗为主的来实现微弯光纤应力计，但由于其是通过两块平板来实现的，平板的尺寸不可能太大，使可以弯曲的光纤长度受到限制，妨碍了该类光纤衰减器的动态范围和精度的提高。另外两块板相对运动的可调节距离最大只有数百微米，且运动时两块板须保持基本的平行，所以此类衰减器对调节的机械结构有较高的要求，不仅增加了实施成本，同样也限制了该类光纤衰减器的动态范围和精度的提高。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器，该传感器结构简单、设计合理、操作方法方便且使用方式灵活、具有一定的环境抗干扰能力、灵敏度高，使该光纤传感器具有广阔的使用范围；又由于本光纤传感器是基于光纤弯曲损耗基础上测定，而损耗测试是光纤测试中所有干涉法、频率法等其他类测试的基础，也是最成熟、最稳定、成本最低的技术，使本发明的光纤传感器在成本上具有相当大的优势。并可利用时分技术、光时域反射技术(OTDR)及相干频率调制连续波技术(FMCW)可实现准分布式或分布式测量，为本发明的光纤传感器的应用进一步提供了非常广阔的应用前景。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器，其特征在于：一个由弹簧丝构成的多圈形弹簧型构件，在弹簧丝的上表面和下表面上沿弹簧丝纵向连续布设有多个变形齿，相邻两圈弹簧丝中的上弹簧丝的下表面上的变形齿与下弹簧丝上表面上的变形齿交错对应，并在上弹簧丝下表面上的变形齿与下弹簧丝上表面上的变形齿之间夹有信号光纤，弹簧型构件的两端受应力作用时弹簧型构件两端的位置改变，并导致弹簧型构件中有相邻的两圈弹簧丝之间的距离改变，从而使这两圈弹簧丝中的上弹簧丝下表面上的变形齿与下弹簧丝上表面上的变形齿之间位置改变，从而使夹在两者变形齿间的信号光纤的弯曲曲率改变而导致信号光纤中传输的光信号的功率变化，信号光纤的延伸光纤与测试单元连接。
当弹簧型构件的两端位置变化时，如弹簧型构件在拉应力下伸长、在压应力下缩短，则构成弹簧型构件中的多组相邻的两圈弹簧丝之间的距离拉大或缩小，从而使多组相邻两圈弹簧丝中的上弹簧丝下表面上的变形齿与下弹簧丝上表面上的变形齿间位置增大或减小，从而使夹在两者变形齿间的信号光纤的弯曲曲率减小或增大而导致信号光纤中传输的光信号的功率增大或减少，信号光纤的延伸光纤与测试单元连接，从而使测试单元探测到光信号功率的变化，测试单元可以是光源和光功率计，也可以选用光时域反射技术(OTDR)及相干频率调制连续波技术(FMCW)来实现准分布式或分布式测量。
本发明的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：所述的弹簧型构件是所述的弹簧型构件是螺旋状、塔形、蝶形或平面卷簧状。
本发明的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：所述的构成弹簧型构件的弹簧丝的上表面与下表面之间有弹性材料层，弹性材料层可以是高分子材料、波簧等材料构成，弹性材料层在有外力作用时有更大的变形，所以当弹簧型构件两端位置变化时，使相邻两圈弹簧丝中的上弹簧丝下表面上的变形齿与下弹簧丝上表面上的变形齿之间的相对位置会有精细的变化。
本发明的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：所述的布设于弹簧丝表面的变形齿的齿高，或者布设于弹簧丝上表面的变形齿之间或下表面上的变形齿之间的距离是变化的。
本发明的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：相邻两圈弹簧丝中，与所述的在上弹簧丝下表面上的变形齿与下弹簧丝上表面上的变形齿之间夹有的信号光纤并排有第二信号光纤。
本发明的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：在所述的弹簧丝上表面和下表面上分别有第二变形齿，相邻两圈弹簧丝中，在上弹簧丝下表面上的第二变形齿与下弹簧丝上表面上的第二变形齿之间夹有第二信号光纤。
本发明的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：所述的弹簧丝的截面形状是圆形、椭圆形、长方形或圆环型。
本发明的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：测试单元后面接处理单元。
本发明的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：所述的信号光纤的一端安置有光反射器件，具体的器件可以是反射镜、光纤光栅，或在信号光纤的该末端镀有高反射的材料如金、银等材料，或是将信号光纤的该末端抛光形成高的光反射面，或者是将信号光纤的该末端浸入某些液体中，如水银中。
本发明的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：所述信号光纤为外部包有多层光纤保护层的光纤，如紧套光纤、碳涂覆光纤、金属涂覆光纤或聚酰亚胺涂覆。
本发明的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：所述信号光纤是多芯光纤、高分子聚合物光纤或光子晶体光纤。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、结构简单、加工制作方便且结构形式多样，使用方式灵活。
2、使用操作简便且各组件间连接关系设计合理，通过弹簧型构件和光纤弯曲损耗测试单元配合使用，实现对较大范围作用力进行实时准确、可靠且快速测试的目的。
3、制作及运行成本低、使用效果好、实用价值高且经济效益显著，在简化现有测试装置结构、减少制作及运行成本的同时，也能减少环境因素对测试结果的影响，因而测试效果准确，简单易行，并且可以同时利用光纤宏弯损耗和微弯损耗进行准确检测。
4、由于弹簧型构件整体呈螺旋形或平面卷簧状，因而在拉伸、压缩或扭转等外应力F作用下整个弹簧型构件上的相邻两圈弹簧丝上的变形齿对信号光纤进行施力，信号光纤受力而出现微弯损耗，因而大大增加了产生微弯光纤的长度，从而提高了测试灵敏度。
5、可以作为光纤可调衰减器使用。
6、当在弹簧型构件的一端或两端施加外应力F，且使得弹簧型构件整体呈弯曲状态时，通过上位处理器根据光纤弯曲损耗测试单元所检测数据能准确推算得出弹簧型构件的整体弯曲半径。
7、对于螺旋状弹簧型构件，在每一个近似360°圆周上，由于相邻两圈弹簧丝上的相对变形齿的齿高或变形齿之间的齿距呈现均匀递增或均匀递减的情形时，则可推出弹簧型构件任一位置上外应力F的作用方向。
8、由于弹簧型构件整体呈螺旋形或平面卷簧状，在旋转或扭矩力作用下，可根据信号光纤损耗大小推算出旋转或扭矩力的扭矩大小或扭转角度。
综上所述，本发明结构简单、设计合理、加工制作方便且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，能够同时利用光纤宏弯损耗和微弯损耗进行检测，使测试的动态范围更大，从而使测试结果更灵敏和准确，并且在继承原有的通过光纤弯曲损耗可以测试压应力参数外，还扩展到可以测试其他的物理量，包括拉应力、弯曲曲率、弯曲方向、扭转角度和扭矩的测试，并仍可进一步扩展应用范围。
下面通过附图和实施例，对发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明第一具体实施方式的结构示意图。
图2为图1中弹簧型构件的多圈弹簧丝截面示意图。
图3为本发明第二具体实施方式的结构示意图。
图4为弹簧丝为复合结构的多圈弹簧丝截面示意图。
图5为本发明第三具体实施方式的结构示意图。
图6为本发明第四具体实施方式的结构示意图。
图7为平面卷簧型的多圈弹簧丝截面示意图。
图8为本发明第五具体实施方式的的结构示意图。
图9为本发明第六具体实施方式的的结构示意图。
附图标记说明：
  1-传输光纤；   4-弹簧型构件；   5-测试单元；
  6-信号光纤；   7-处理单元；   10-弹簧丝的上表面；
  11-弹性材料层；   12-弹簧丝的下表面层；   4-1-弹簧丝下表面上的变  形齿；
  4-2-弹簧丝上表面上  的变形齿；   6-1-第一信号光纤；   6-2-第二信号光纤；
  4-3-弹簧丝下表面上  的第二组变形齿；   4-4-弹簧丝上表面上的  第二组变形齿；
具体实施方式
实施例1
如图1、图2所示，本发明包括一个由弹簧丝构成的多圈形弹簧型构型构件4，在弹簧丝的上表面和下表面上沿弹簧丝纵向连续布设有多个变形齿，相邻两圈弹簧丝中的上弹簧丝的下表面上的变形齿4-1与下弹簧丝上表面上的变形齿4-2交错对应，并在上弹簧丝下表面上的变形齿4-1与下弹簧丝上表面上的变形齿4-2之间夹有信号光纤6，弹簧型构件4的两端受应力作用时弹簧型构件4两端的位置改变，并导致弹簧型构件4中有相邻的两圈弹簧丝之间的距离改变，从而使这两圈弹簧丝中的上弹簧丝下表面上的变形齿4-1与下弹簧丝上表面上的变形齿4-2之间位置改变，从而使夹在两者变形齿间的信号光纤6的弯曲曲率改变而导致信号光纤6中传输的光信号的功率变化，信号光纤6的通过传输光纤1与测试单元5连接，测试单元5后面连接的是处理单元7。
本实施例中，弹簧型构件4整体呈螺旋状结构，当弹簧型构件4的两端位置变化时，如弹簧型构件4在拉应力下伸长、或在压应力下缩短，则构成弹簧型构件4中的多组相邻的两圈弹簧丝之间的距离拉大或缩小，从而使多组相邻两圈弹簧丝中的上弹簧丝下表面上的变形齿4-1与下弹簧丝上表面上的变形齿4-2之间位置增大或减小，从而使夹在两者变形齿间的信号光纤6的弯曲曲率减小或增大而导致信号光纤6中传输的光信号的功率增大或减少，信号光纤6的通过传输光纤1与测试单元5连接，从而使测试单元5探测到光信号功率的变化，测试单元5可以是光源和光功率计，也可以选用光时域反射技术(OTDR)及相干频率调制连续波技术(FMCW)来实现准分布式或分布式测量。所述的弹簧型构件4也可以是整体呈螺旋状的塔形结构，可以使该弹簧型构件4响应更大动态范围的应力；当弹簧型构件4整体呈蝶形结构是为响应较大的应力值。
所述信号光纤6为外部包有多层光纤保护层的光纤，如紧套光纤、碳涂覆光纤、聚酰亚胺涂覆光纤等；所述信号光纤6也可以是塑料光纤或光子晶体光纤。
实施例2
如图3所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述弹簧型构件4所施加外应力F的施力方向为扭转方向，即从上端部或下端部对所述弹簧型构件进行扭转。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。
实施例3
如图5所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所施加外应力F的施力方向为旋转方向，即从上端部或下端部对所述弹簧型构件4进行旋转。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。
实施例4
如图6、图7所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述的弹簧型构件4的整体呈现为平面卷簧状，相邻两圈弹簧丝是相邻的内圈弹簧丝和外圈弹簧丝，内圈弹簧丝的外部表面上分布有变形齿，外圈弹簧丝的内部表面上也分布有变形齿，两者变形齿交错布设并夹有信号光纤6，当弹簧型构件内端相对于外端位置变化时，相邻两圈弹簧丝的位置就变化，从而使分别布设于内外圈弹簧丝表面上的变形齿之间的位置变化，从而使被两者变形齿夹的信号光纤6的弯曲曲率变化而导致信号光纤6中传输的光信号的功率变化，信号光纤6的通过传输光纤1与测试单元5连接，测试单元5后面连接的是处理单元7。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。
实施例5
如图4所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述的构成弹簧型构件的弹簧丝是有三层复合的，包括上表面10及上表面上的变形齿4-2、中间层的弹性材料层11，以及下表面12及下表面上的变形齿4-1。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。
实施例6
如图8所示，本实施例中，与实施例1不同的是：与所述的信号光纤6-1并排有第二信号光纤6-2本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。
实施例7
如图9所示，本实施例中，与实施例6不同的是：有第二组变形齿4-3和4-4，并在第二组变形齿间夹有第二信号光纤，本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例6相同。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器，其特征在于：一个由弹簧丝构成的多圈形弹簧型构件，在弹簧丝的上表面和下表面上沿弹簧丝纵向连续布设有多个变形齿，相邻两圈弹簧丝中的上弹簧丝的下表面上的变形齿与下弹簧丝上表面上的变形齿交错对应，并在上弹簧丝下表面上的变形齿与下弹簧丝上表面上的变形齿之间夹有信号光纤，弹簧型构件的两端受应力作用时弹簧型构件两端的位置改变，并导致弹簧型构件中有相邻的两圈弹簧丝之间的距离改变，从而使这相邻的两圈弹簧丝中的上弹簧丝下表面上的变形齿与下弹簧丝上表面上的变形齿之间位置改变，从而使夹在两者变形齿间的信号光纤的弯曲曲率改变而导致信号光纤中传输的光信号的功率变化，信号光纤的延伸光纤与测试单元连接。
2.按照权利要求1所述的基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器，其特征在于：所述的弹簧型构件是螺旋状、塔形、蝶形或平面卷簧状。
3.按照权利要求1所述的基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器，其特征在于：所述的构成弹簧型构件的弹簧丝的上表面与下表面之间有弹性材料层。
4.按照权利要求1所述的基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器，其特征在于：所述的布设于弹簧丝表面的变形齿的齿高，或者布设于弹簧丝上表面上的变形齿之间或布设于弹簧丝下表面上的变形齿之间的距离是变化的。
5.按照权利要求1所述的基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器，其特征在于：相邻两圈弹簧丝中，与所述的在上弹簧丝下表面上的变形齿与下弹簧丝上表面上的变形齿之间夹有的信号光纤并排有第二信号光纤。
6.按照权利要求1所述的基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器，其特征在于：在所述的弹簧丝上表面和下表面上分别有第二变形齿，相邻两圈弹簧丝中，在上弹簧丝下表面上的第二变形齿与下弹簧丝上表面上的第二变形齿之间夹有第二信号光纤。
7.按照权利要求1所述的基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器，其特征在于：所述的弹簧丝的截面形状是圆形、椭圆形、长方形或圆环型。
8.按照权利要求1至7任意一项所述的基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器，其特征在于：测试单元后面接处理单元。
9.按照权利要求1至7任意一项所述的基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器，其特征在于：所述的信号光纤的一端安置有光反射器件。
10.按照权利要求1至7任意一项所述的基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器，其特征在于：所述信号光纤是多芯光纤、高分子聚合物光纤、紧套光纤、碳涂覆光纤、金属涂覆光纤或光子晶体光纤。
CN201010219547.2A 2010-04-06 2010-06-21 基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器 Expired - Fee Related CN101881633B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010219547.2A CN101881633B (zh) 2010-04-06 2010-06-21 基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010140077 2010-04-06
CN201010140077.0 2010-04-06
CN201010219547.2A CN101881633B (zh) 2010-04-06 2010-06-21 基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101881633A true CN101881633A (zh) 2010-11-10
CN101881633B CN101881633B (zh) 2012-11-28

Family

ID=43053705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010219547.2A Expired - Fee Related CN101881633B (zh) 2010-04-06 2010-06-21 基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8616069B2 (zh)
EP (1) EP2557404A1 (zh)
JP (1) JP5562435B2 (zh)
CN (1) CN101881633B (zh)
BR (1) BR112012015240A2 (zh)
RU (1) RU2512136C2 (zh)
WO (1) WO2011124126A1 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011124126A1 (zh) * 2010-04-06 2011-10-13 西安金和光学科技有限公司 基于螺旋型结构的光纤传感器
CN103076122A (zh) * 2013-01-14 2013-05-01 温州大学 螺旋弹簧表面主应力测量方法与装置
CN105157676A (zh) * 2015-08-27 2015-12-16 东北大学 一种基于全光子晶体光纤干涉仪的新型倾斜角测量装置
CN109238534A (zh) * 2018-08-15 2019-01-18 南京邮电大学 一种多芯光纤微弯传感器
CN111486880A (zh) * 2020-04-07 2020-08-04 南京航空航天大学 一种成型自监测智能复合材料及其监测方法
CN115266044A (zh) * 2022-09-23 2022-11-01 国网湖北省电力有限公司 一种光电测试治具及其预警方法
EP3891463A4 (en) * 2018-12-04 2022-12-07 Ofs Fitel Llc HIGH RESOLUTION DISTRIBUTED SENSOR USING SHIFT CORE OPTICAL FIBER
WO2024087689A1 (zh) * 2022-10-28 2024-05-02 华为技术有限公司 一种检测方法和相关设备

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI467108B (zh) * 2012-07-12 2015-01-01 Univ Southern Taiwan Flexible flat panel storage lamps
CN102818531B (zh) * 2012-09-11 2014-07-23 北京航空航天大学 一种基于重叠多光栅的动态应变测量仪
CN104483736A (zh) * 2014-11-18 2015-04-01 国网河南省电力公司南阳供电公司 简易微光纤衰减方法
CN104536091B (zh) * 2014-12-12 2017-11-21 中国电子科技集团公司第二十三研究所 一种无损伤可调谐光纤功率衰减器
CN112781632A (zh) * 2020-12-11 2021-05-11 北京信息科技大学 一种用于超弹性软体材料的螺旋型光纤传感方法
CN114112133A (zh) * 2021-11-23 2022-03-01 厦门大学 一种柔性光子压力传感器、制备方法及其应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61120981A (ja) * 1984-11-19 1986-06-09 Nec Corp 光フアイバ・ハイドロホン
JPS61170623A (ja) * 1985-01-25 1986-08-01 Nec Corp 光フアイバセンサ
CN87107210A (zh) * 1986-10-30 1988-08-03 巴布科克和威尔科斯公司 微弯光纤应力计
GB2204679A (en) * 1987-04-30 1988-11-16 Univ Manchester Fibre optic sensor
JPH01176618A (ja) * 1987-12-29 1989-07-13 Fujitsu Ltd 圧力検知マット
CN201697734U (zh) * 2010-04-06 2011-01-05 西安金和光学科技有限公司 基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5653163Y2 (zh) * 1977-07-07 1981-12-11
FR2399042A1 (fr) * 1977-07-25 1979-02-23 Comp Generale Electricite Dispositif de couplage pour fibre optique
US4294513A (en) * 1979-09-11 1981-10-13 Hydroacoustics Inc. Optical sensor system
DE3027476A1 (de) * 1980-07-19 1982-02-18 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 3400 Göttingen Faseroptische anordnung zur polarisationserhaltenden uebertragung von licht definierten, linearen polarisationszustandes
US4421979A (en) * 1981-08-27 1983-12-20 Trw Inc. Microbending of optical fibers for remote force measurement
US4463254A (en) * 1981-08-27 1984-07-31 Trw Inc. Microbending of optical fibers for remote force measurement
US4449210A (en) * 1981-12-21 1984-05-15 Hughes Aircraft Company Fiber optic hydrophone transducers
EP0082820A3 (fr) * 1981-12-21 1984-03-21 Battelle Memorial Institute Dispositif de détection de pression à fibre optique
US4560016A (en) * 1983-12-14 1985-12-24 Anco Engineers, Incorporated Method and apparatus for measuring the weight of a vehicle while the vehicle is in motion
US4552026A (en) * 1984-10-22 1985-11-12 The Babcock & Wilcox Company Sensor for a vortex shedding flowmeter
US4725124A (en) * 1985-09-26 1988-02-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fiber optic microbend phase shifter and modulator
SU1509794A1 (ru) * 1988-01-28 1989-09-23 Институт электроники АН БССР Волоконно-оптический преобразователь усилий и перемещений
JPH02309267A (ja) * 1989-05-24 1990-12-25 Hitachi Cable Ltd 地中送電線路の故障区間検知装置
US5164605A (en) * 1991-08-14 1992-11-17 The Babcock & Wilcox Company Fiber optic displacement sensor using fiber optic coil
JP2959888B2 (ja) * 1991-09-12 1999-10-06 古河電気工業株式会社 線状外圧センサー
FR2689234B1 (fr) * 1992-03-26 1994-07-01 Opto Ind Detecteur de pression a fibre optique perfectionne.
US5271675A (en) * 1992-10-22 1993-12-21 Gas Research Institute System for characterizing pressure, movement, temperature and flow pattern of fluids
US6563967B2 (en) * 2000-01-27 2003-05-13 Northrop Grumman Corporation Fiber optic displacement sensor
AU2003267024A1 (en) * 2002-09-25 2004-05-04 Acts - Advanced Car Technology Systems Gmbh And Co. Kg Sensor device and method for detecting an external impact load on a vehicle
JP2004258452A (ja) * 2003-02-27 2004-09-16 Asahi Glass Co Ltd 光伝送ユニット
US7098445B2 (en) * 2003-06-17 2006-08-29 Asmo Co., Ltd. Load detecting device
JP2005037800A (ja) * 2003-07-18 2005-02-10 Furukawa Electric Co Ltd:The 光ケーブル接続部、これによって形成された長尺光ケーブル、光ケーブル接続部の製造方法及び電力・光複合光ケーブル
CN101881633B (zh) * 2010-04-06 2012-11-28 西安金和光学科技有限公司 基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器
CN101840027A (zh) * 2010-05-04 2010-09-22 西安金和光学科技有限公司 弹簧型全光纤精密可调光衰减器
CN201772966U (zh) * 2010-07-13 2011-03-23 西安金和光学科技有限公司 基于c型弹簧管的光纤压力传感装置
CN101922989A (zh) * 2010-07-13 2010-12-22 西安金和光学科技有限公司 基于c型弹簧管的光纤压力传感装置
CN101930014A (zh) * 2010-07-19 2010-12-29 西安金和光学科技有限公司 基于弹簧型光纤微弯损耗的惯量参数感测装置
CN201859151U (zh) * 2010-07-19 2011-06-08 西安金和光学科技有限公司 基于弹簧型光纤微弯损耗的惯量参数感测装置
CN201802966U (zh) * 2010-08-23 2011-04-20 西安金和光学科技有限公司 新型光纤阀位回讯器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61120981A (ja) * 1984-11-19 1986-06-09 Nec Corp 光フアイバ・ハイドロホン
JPS61170623A (ja) * 1985-01-25 1986-08-01 Nec Corp 光フアイバセンサ
CN87107210A (zh) * 1986-10-30 1988-08-03 巴布科克和威尔科斯公司 微弯光纤应力计
GB2204679A (en) * 1987-04-30 1988-11-16 Univ Manchester Fibre optic sensor
JPH01176618A (ja) * 1987-12-29 1989-07-13 Fujitsu Ltd 圧力検知マット
CN201697734U (zh) * 2010-04-06 2011-01-05 西安金和光学科技有限公司 基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《中国有线电视》 20041231 邢雪宁，等 光纤的弯曲损耗和微弯损耗及其利用 , 第23期 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011124126A1 (zh) * 2010-04-06 2011-10-13 西安金和光学科技有限公司 基于螺旋型结构的光纤传感器
US8616069B2 (en) 2010-04-06 2013-12-31 Xian Genher Optical Tech. Company Fiber optic sensor based on spiral structure
CN103076122A (zh) * 2013-01-14 2013-05-01 温州大学 螺旋弹簧表面主应力测量方法与装置
CN105157676A (zh) * 2015-08-27 2015-12-16 东北大学 一种基于全光子晶体光纤干涉仪的新型倾斜角测量装置
CN109238534A (zh) * 2018-08-15 2019-01-18 南京邮电大学 一种多芯光纤微弯传感器
EP3891463A4 (en) * 2018-12-04 2022-12-07 Ofs Fitel Llc HIGH RESOLUTION DISTRIBUTED SENSOR USING SHIFT CORE OPTICAL FIBER
CN111486880A (zh) * 2020-04-07 2020-08-04 南京航空航天大学 一种成型自监测智能复合材料及其监测方法
CN115266044A (zh) * 2022-09-23 2022-11-01 国网湖北省电力有限公司 一种光电测试治具及其预警方法
WO2024087689A1 (zh) * 2022-10-28 2024-05-02 华为技术有限公司 一种检测方法和相关设备

Also Published As

Publication number Publication date
US20120272744A1 (en) 2012-11-01
JP5562435B2 (ja) 2014-07-30
JP2013515947A (ja) 2013-05-09
WO2011124126A1 (zh) 2011-10-13
RU2512136C2 (ru) 2014-04-10
US8616069B2 (en) 2013-12-31
BR112012015240A2 (pt) 2016-04-26
EP2557404A1 (en) 2013-02-13
RU2012125660A (ru) 2013-12-27
CN101881633B (zh) 2012-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201697734U (zh) 基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器
CN101881633B (zh) 基于光纤弯曲损耗的弹簧型高精度光纤传感器
CN101943568B (zh) 用于检测大的反复形变的纤维应变传感器以及测量系统
Ling et al. Viability of using an embedded FBG sensor in a composite structure for dynamic strain measurement
CN101776515B (zh) 曲线型高灵敏度光纤弯曲损耗检测装置
US5694497A (en) Intrinsically self deforming fiber optic microbend pressure and strain sensor
CN101922948A (zh) 基于微弯损耗的多层型高精度光纤检测装置
CN101922989A (zh) 基于c型弹簧管的光纤压力传感装置
CN103983385A (zh) 一种椭球形光纤压力传感器及检测光纤故障压力点的方法
Liu et al. Detection and identification of transformer winding strain based on distributed optical fiber sensing
CN101900617A (zh) 光纤型非侵入式管道压力感测装置
CN102221374B (zh) 扭转参量感测光纤传感装置
CN201772993U (zh) 基于微弯损耗的多层型高精度光纤检测装置
CN101881632A (zh) 具有缓冲结构的弹簧型高精度光纤传感器
CN102374872A (zh) 基于功能材料的光纤传感装置
CN102538842A (zh) 波纹簧型光纤弯曲损耗检测装置
CN201772967U (zh) 基于波纹管的光纤应力传感装置
CN102478412A (zh) 具有限位板的弹簧型光纤传感器
KR20110122416A (ko) 직렬 연결을 통한 동시 다점 계측이 가능한 광섬유 브래그 격자 가속도 센서
CN201903415U (zh) 六维力传感装置
CN201772966U (zh) 基于c型弹簧管的光纤压力传感装置
CN2664005Y (zh) 栅网式光纤微弯传感器
CN102384805A (zh) 基于光纤弯曲损耗的弹簧应力监测装置
CN201569557U (zh) 曲线型高灵敏度光纤弯曲损耗检测装置
CN102478410A (zh) 一种竹节型准分布式光纤传感装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20121128

Termination date: 20180621