CN102478412A - 具有限位板的弹簧型光纤传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有限位板的弹簧型光纤传感器，包括多圈弹簧型构件、用于测试多圈弹簧型构件弯曲损耗变化的测试单元和用于处理测试单元测试数据的处理单元，多圈弹簧型构件两端与测试单元相接，测试单元还与处理单元相接，多圈弹簧型构件由弹簧丝螺旋绕制而成，弹簧丝上表面均匀布设有上变形齿，弹簧丝下表面均匀布设有下变形齿，上变形齿和下变形齿在弹簧丝上呈对称布设，且每相邻两圈弹簧丝下变形齿和上变形齿交错对应，每相邻两圈弹簧丝下变形齿与上变形齿之间设置有信号光纤；每相邻两圈弹簧丝之间两侧对称设置有限位板。本发明具有以下特点：结构设计合理，操作方便，能承受较大弯曲应力，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤传感器，尤其是涉及一种具有限位板的弹簧型光纤传感器。
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，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，会受使用过程中各种环境条件的影响，如光纤干涉传感器，由于其灵敏度很高，应用于实际条件后，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化，且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、灵敏度高以及一定的环境抗干扰能力等特点，其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，两者损耗均可以根据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为输出光功率，Pin为输入光功率，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，使得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平行，同时由于弯曲应力的存在使得光纤寿命影响较大，所以此类衰减器对调节机械结构有较高要求，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提高，同时由于弯曲应力的存在对光纤的寿命有较大影响，如何防止让光纤承受过大的弯曲应力也是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种具有限位板的弹簧型光纤传感器，其结构简单、设计合理、操作方便且使用灵活，有效防止了光纤出现过小的弯曲半径，进而使得光纤能承受过大的弯曲应力，大大延长了光纤的使用寿命，同时具有一定的环境抗干扰能力，灵敏度高，以及使用范围广的特点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有限位板的弹簧型光纤传感器，其特征在于：包括多圈弹簧型构件、用于测试所述多圈弹簧型构件弯曲损耗变化的测试单元和用于处理测试单元测试数据的处理单元，所述多圈弹簧型构件两端与测试单元相接，所述测试单元还与处理单元相接，所述多圈弹簧型构件由弹簧丝螺旋绕制而成，所述弹簧丝上表面均匀布设有上变形齿，所述弹簧丝下表面均匀布设有下变形齿，所述上变形齿和下变形齿在弹簧丝上呈对称布设，且每相邻两圈弹簧丝下变形齿和上变形齿交错对应，每相邻两圈弹簧丝下变形齿与上变形齿之间设置有信号光纤，所述信号光纤与测试单元相接；每相邻两圈弹簧丝之间设置有限位板，所述限位板一端与所述弹簧丝固定连接，所述限位板另一端与其相对的所述弹簧丝之间有预设距离。
上述的具有限位板的弹簧型光纤传感器，其特征在于：所述限位板为条形限位板、U型限位板或F型限位板。
上述的具有限位板的弹簧型光纤传感器，其特征在于：所述F型限位板为F型透镜，且相邻F型限位板下端相连接。
上述的具有限位板的弹簧型光纤传感器，其特征在于：所述限位板上设置有供信号光纤穿过的通道。
上述的具有限位板的弹簧型光纤传感器，其特征在于：所述信号光纤通过传输光纤与测试单元相接。
上述的具有限位板的弹簧型光纤传感器，其特征在于：所述信号光纤为紧套光纤、碳涂覆光纤、聚酰亚胺涂覆光纤、塑料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、设计合理且使用灵活。
2、操作方便，该光纤传感器将多圈弹簧型构件与测试单元和处理单元配合使用，有效实现了对较大范围作用力进行实时准确、可靠、快速测试。
3、有效防止了光纤出现过小的弯曲半径，进而使得光纤能承受过大的弯曲应力，大大延长了光纤的使用寿命，该光纤传感器通过限位板的设置，防止了光纤的弯曲半径过小，进而保证了信号光纤的寿命，提高了光纤传感器的使用寿命。
4、还具有一定的环境抗干扰能力，灵敏度高，使用范围广的特点。
下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2为图1中多圈弹簧型构件的结构示意图。
图3为本发明实施例2中多圈弹簧型构件的结构示意图。
图4为本发明实施例3中多圈弹簧型构件的结构示意图。
附图标记说明：
1-传输光纤； 2-上变形齿； 3-下变形齿；
4-弹簧丝； 5-测试单元； 6-信号光纤；
7-处理单元； 8-限位板。
具体实施方式
实施例1
如图1和2所示的一种具有限位板的弹簧型光纤传感器，包括多圈弹簧型构件、用于测试所述多圈弹簧型构件弯曲损耗变化的测试单元5和用于处理测试单元5测试数据的处理单元7，所述多圈弹簧型构件两端与测试单元5相接，所述测试单元5还与处理单元7相接，所述多圈弹簧型构件由弹簧丝4螺旋绕制而成，所述弹簧丝4上表面均匀布设有上变形齿2，所述弹簧丝4下表面均匀布设有下变形齿3，所述上变形齿2和下变形齿3在弹簧丝4上呈对称布设，且每相邻两圈弹簧丝4下变形齿3和上变形齿2交错对应，每相邻两圈弹簧丝4下变形齿3与上变形齿2之间设置有信号光纤6，所述信号光纤6与测试单元5相接；每相邻两圈弹簧丝4之间设置有限位板8，所述限位板8一端与所述弹簧丝4固定连接，所述限位板8另一端与其相对的所述弹簧丝4之间有预设距离。
本实施例中，所述限位板8为条形限位板，且所述限位板8上设置有供信号光纤6穿过的通道；所述信号光纤6通过传输光纤1与测试单元5相接。所述信号光纤6为紧套光纤、碳涂覆光纤、聚酰亚胺涂覆光纤、塑料光纤或光子晶体光纤。所述限位板8另一端与其相对的所述弹簧丝4之间的预设距离为两个相邻弹簧丝靠近或疏远的最大值，使得相邻两圈弹簧丝4在压力下压缩至限位板的高度时就不能再压缩了，这样防止了信号光纤6的弯曲半径过小而影响其使用寿命，进而保证了该光纤传感器的使用寿命在设计要求之内。
工作时，当多圈弹簧型构件的两端受应力作用两端位置改变时，如多圈弹簧型构件在拉应力下伸长或在压应力下缩短时，则构成多圈弹簧型构件中相邻两圈的弹簧丝4之间距离拉大或缩小，从而使弹簧丝4中的上变形齿2与下变形齿3之间的增大或减小，变形齿2与下变形齿3之间的增大或减小使得信号光纤6的弯曲曲率减小或增大，信号光纤6的弯曲曲率减小或增大使得信号光纤6中的传输光信号功率增大或减少，该变化通过测试单元5进行测试，而后经处理单元7对测试的数据进行处理。其中，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。
实施例2
如图3所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述限位板8为U型限位板。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。
实施例三
如图4所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述限位板8为双F字型限位板，所述双F字型限位板中的一个为F字型镜像，且两个F字型限位板的下端相连接。该限位板不仅能防止弹簧丝4的过度压缩，也可以防止弹簧丝4的过度拉伸。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。
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 (6)
1.一种具有限位板的弹簧型光纤传感器，其特征在于：包括多圈弹簧型构件、用于测试所述多圈弹簧型构件弯曲损耗变化的测试单元(5)和用于处理测试单元(5)测试数据的处理单元(7)，所述多圈弹簧型构件两端与测试单元(5)相接，所述测试单元(5)还与处理单元(7)相接，所述多圈弹簧型构件由弹簧丝(4)螺旋绕制而成，所述弹簧丝(4)上表面均匀布设有上变形齿(2)，所述弹簧丝(4)下表面均匀布设有下变形齿(3)，所述上变形齿(2)和下变形齿(3)在弹簧丝(4)上呈对称布设，且每相邻两圈弹簧丝(4)下变形齿(3)和上变形齿(2)交错对应，每相邻两圈弹簧丝(4)下变形齿(3)与上变形齿(2)之间设置有信号光纤(6)，所述信号光纤(6)与测试单元(5)相接；每相邻两圈弹簧丝(4)之间设置有限位板(8)，所述限位板(8)一端与所述弹簧丝(4)固定连接，所述限位板(8)另一端与其相对的所述弹簧丝(4)之间有预设距离。
2.按照权利要求1所述的具有限位板的弹簧型光纤传感器，其特征在于：所述限位板(8)为条形限位板、U型限位板或F型限位板。
3.按照权利要求2所述的具有限位板的弹簧型光纤传感器，其特征在于：所述F型限位板为F型透镜，且相邻F型限位板下端相连接。
4.按照权利要求1或2所述的具有限位板的弹簧型光纤传感器，其特征在于：所述限位板(8)上设置有供信号光纤(6)穿过的通道。
5.按照权利要求1所述的具有限位板的弹簧型光纤传感器，其特征在于：所述信号光纤(6)通过传输光纤(1)与测试单元(5)相接。
6.按照权利要求1所述的具有限位板的弹簧型光纤传感器，其特征在于：所述信号光纤(6)为紧套光纤、碳涂覆光纤、聚酰亚胺涂覆光纤、塑料光纤或光子晶体光纤。
Priority Applications (1)
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Country Status (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103615210A (zh) * | 2013-12-06 | 2014-03-05 | 西安石油大学 | 一种光纤传感器随钻下井装置 |
| CN114964604A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-08-30 | 长春理工大学 | 光纤压力传感器及螺旋感应光纤压力探测头的制作方法 |
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2010
- 2010-11-24 CN CN2010105584294A patent/CN102478412A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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