CN108801306B - 光纤传感器及其制作方法、运动感测装置 - Google Patents

光纤传感器及其制作方法、运动感测装置 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种光纤传感器及其制作方法、运动感测装置，涉及传感器领域。所述光纤传感器包括套管、磁性质量块和传感光纤；其中，所述磁性质量块位于所述套管之中，所述磁性质量块与所述套管的内壁相对的外表面上吸附有磁流体，以使所述磁性质量块能够悬浮在所述套管当中并沿所述套管的轴线移动；所述传感光纤的一端探入所述套管的第一端口，所述磁性质量块与所述传感光纤相对的外表面上配置有反射面，基于所述传感光纤能够向所述反射面提供入射光并接收来自所述反射面的测量光。本公开可以基于磁流体的二阶悬浮作用实现高灵敏度的传感器，并具有结构简单、体积质量小、容易实现远距离测量和分布式测量等优点。

Description

光纤传感器及其制作方法、运动感测装置
技术领域
本公开涉及传感器领域，特别涉及一种光纤传感器及其制作方法、运动感测装置。
背景技术
磁流体是一种液态磁性材料，既具有液体的流动性又具有某些固体磁性材料的物理特性。磁流体具有二阶悬浮作用，使得永磁体能够悬浮于磁流体中。利用这一现象可以制成水平、速度、加速度传感器等，但是相关技术中这些传感器原理大多是基于霍尔效应，抗电磁干扰能力弱，且器件本身就是一个干扰源，使得其灵敏度和应用范围受到了一定限制。
发明内容
本公开提供一种光纤传感器及其制作方法、运动感测装置，可以基于磁流体的二阶悬浮作用实现高灵敏度的传感器。
第一方面，本公开提供了一种光纤传感器，所述光纤传感器包括套管、磁性质量块和传感光纤；其中，
所述磁性质量块位于所述套管之中，所述磁性质量块与所述套管的内壁相对的外表面上吸附有磁流体，以使所述磁性质量块能够悬浮在所述套管当中并沿所述套管的轴线移动；
所述传感光纤的一端探入所述套管的第一端口，所述磁性质量块与所述传感光纤相对的外表面上配置有反射面，基于所述传感光纤能够向所述反射面提供入射光并接收来自所述反射面的测量光。
在一种可能的实现方式中，所述光纤传感器还包括位于所述套管之中的弹性构件，
所述弹性构件的第一端与所述套管的第二端口相互固定，所述弹性构件的第二端与所述磁性质量块远离所述传感光纤的一侧固定连接。
在一种可能的实现方式中，所述光纤传感器还包括支撑体，所述支撑体在所述套管的第二端口处与所述套管固定连接，所述弹性构件的第一端与所述支撑体固定连接。
在一种可能的实现方式中，所述磁性质量块包括内芯和围绕所述内芯的环形永磁体，所述环形永磁体与所述套管的内壁相对的外表面上吸附有磁流体。
在一种可能的实现方式中，所述内芯靠近所述传感光纤一侧的表面上设置有反射层，所述反射面由所述反射层提供。
在一种可能的实现方式中，所述内芯为一段光纤，所述内芯与所述传感光纤具有相同的光纤规格。
在一种可能的实现方式中，所述光纤传感器还包括支撑光纤，所述支撑光纤的一端探入所述套管的第二端口，所述支撑光纤的外表面与所述套管的内壁胶接。
在一种可能的实现方式中，所述支撑光纤与所述传感光纤具有相同的光纤规格。
在一种可能的实现方式中，所述套管的第二端口为封闭端口，所述传感光纤的外表面与所述套管的内壁之间由密封胶填充，以使所述套管的内部空间为封闭空间。
在一种可能的实现方式中，所述传感光纤探入所述套管的一端与所述套管的第一端口相互固定，
所述传感光纤与所述磁性质量块彼此相对的表面被配置为法布里珀罗干涉腔的两个平行腔面。
第二方面，本公开还提供了一种运动感测装置，所述运动感测装置包括光源、光检测器以及至少一个上述任意一种的光纤传感器，所述光源被配置为向每个所述光纤传感器的传感光纤提供所述入射光，所述光检测器被配置为检测来自每个所述光纤传感器的传感光纤的所述测量光。
在一种可能的实现方式中，所述运动感测装置还包括至少一个环形器，每个所述环形器的第一端均与所述光源相连，每个所述环形器的第二端分别与一个所述光纤传感器的传感光纤相连，每个所述环形器的第三端均与所述光检测器相连，以使所述入射光在所述光源到任一所述传感光纤之间为单向传输，所述测量光在任一所述传感光纤到所述光检测器之间为单向传输。
第三方面，本公开还提供了一种光纤传感器的制作方法，包括：
在套管当中设置外表面上吸附有磁流体的磁性质量块，以使所述磁性质量块能够悬浮在所述套管当中并沿所述套管的轴线移动；其中，所述磁性质量块的至少部分未吸附磁流体的外表面被配置为反射面；
在将传感光纤的一端探入所述套管的第一端口后，将所述传感光纤与所述套管的第一端口相互固定，使得所述磁性质量块被配置为反射面的外表面与所述传感光纤相对，并使得基于所述传感光纤能够向所述反射面提供入射光并接收来自所述反射面的测量光。
在一种可能的实现方式中，在套管当中设置外表面上吸附有磁流体的磁性质量块之前，所述方法还包括：
从一条光纤中截取得到第一光纤段和第二光纤段；
基于所述第一光纤段制作所述传感光纤，基于所述第二光纤段制作所述磁性质量块。
由上述技术方案可知，基于所述光纤传感器的内部构造，可以通过传感光纤提供入射光并采集测量光，并通过对测量光的检测得到磁性质量块的运动参数，从而实现待测参量的测量；由于该光纤传感器是一种无源器件，测量光在产生和传输过程中不容易受到电磁干扰，而且磁性质量块可以基于磁流体的二阶悬浮作用沿套管轴线自由移动，因此可以结合光学测量原理实现很高的灵敏度，并具有结构简单、体积质量小、容易实现远距离测量和分布式测量等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，这些附图的合理变型也都涵盖在本公开的保护范围中。
图1是本公开一个实施例提供的光纤传感器的结构示意图；
图2是本公开一个实施例提供的光纤传感器中磁性质量块的结构示意图；
图3是本公开一个实施例提供的光纤传感器的结构示意图；
图4是本公开一个实施例提供的光纤传感器的工作原理示意图；
图5是本公开一个实施例提供的光纤传感器的结构示意图；
图6是本公开一个实施例提供的光纤传感器的制作方法的流程示意图；
图7是本公开一个实施例提供的运动感测装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
图1是本公开一个实施例提供的光纤传感器的结构示意图。所述光纤传感器包括套管10、磁性质量块20和传感光纤30。其中，磁性质量块20位于套管10之中，磁性质量块20与套管10的内壁WL相对的外表面上吸附有磁流体24，以使磁性质量块20能够悬浮在套管10当中并沿套管10的轴线AL移动。传感光纤30的一端探入套管10的第一端口(图1中所示出的套管10的左端口)，磁性质量块20与传感光纤30相对的外表面上配置有反射面，基于传感光纤30能够向反射面提供入射光S1并接收来自反射面的测量光S2。
应当理解的是，光纤传感器是传感器的一个类别，其主要利用光源发出光与待测参数相互作用，使得光的强度、波长、相位等发生变化而成为被调制的信号，从而可以解调光信号获得被测参数。所述磁流体24可以根据应用需求在液体磁性材料中选取，例如可以是一种将磁性微粒分散到液体中所得到的稳定的带有磁性的胶体溶液，并可以是油基磁流体或水基磁流体。所述磁性质量块20在周围空间中产生的磁场分布可以通过磁性质量块20中磁性材料的种类、含量和位置分布来进行设计，从而磁流体可以依照该磁场分布被吸附在磁性质量块20的相应部分的表面上。由此可以使设置磁性质量块20与套管10的内壁WL相对的外表面上吸附磁流体24，使得磁性质量块20能够在磁流体中的二阶悬浮作用下悬浮在套管10当中——磁性质量块20在磁流体中受到的浮力可以克服其自身重力，从而其表面可以与套管10的内壁WL相互分离，减少或完全摆脱表面接触时的摩擦力作用。因此，磁性质量块20可以保持悬浮状态沿套管10的轴线AL移动，移动过程中磁性质量块20可以不受摩擦力作用，磁流体24也可以不受剪切应力作用并在磁性质量块20的磁力吸引下随之移动，可以实现磁性质量块20在套管10中的自由运动。
还应理解的是，传感光纤30可以双向传输光信号，因此可以利用外部光源将入射光S1传导至套管10内部，并使入射光S1入射到磁性质量块20的反射面上，使得光线在图1中虚线方框所标注的范围内进行传播；此时传感光纤30的端面与反射面之间的距离Lfp将会影响传感光纤30接收到的反射光的相位分布，因此可以将其作为测量光由传感光纤30引导至外部的光检测器，使得光检测器能够通过检测测量光来得到磁性质量块20沿套管10轴线AL移动的运动数据，进而可以得到待测参量。需要说明的是，任何可以影响磁性质量块20沿套管10轴线AL移动的参量均可以作为待测参量，例如通过刚性连接件与磁性质量块20相连物体的位移量/速度/加速度，或是在将磁性质量块20与套管10的另一端口通过弹性构件连接后所述套管10的水平度/加速度等等，并可以不仅限于此。基于此，可以根据需要测量的待测参量在上述光纤传感器结构(例如图1所示的光纤传感器的结构)的基础上添加相应类型的传动部件，从而使得待测参量直接或间接影响所述磁性质量块20沿套管10轴线AL的运动，继而通过上述方式结合待测参量与上述运动数据之间的对应关系计算得到待测参量，实现相应类型的光纤传感器。
可以看出，本实施例的光纤传感器基于光学测量原理，属于无源器件，测量光在生成和传输不容易受到电磁干扰，并且在套管外部设置电磁屏蔽层也不会影响光纤传感器的正常工作，因此本实施例的光纤传感器可以具有很强的抗电磁干扰的能力和灵敏度(不需要抑制电磁干扰而牺牲灵敏度)。基于上述构造，本实施的光纤传感器可以具有与光纤相当的径向尺寸，并且所必须的元件数量很少，因此可以具有很小的体积和质量，适于应用到各类便携设备、可穿戴设备和微型电子设备之中，具有广泛的应用范围。而且，与光纤径向尺寸相当的磁性质量块的磁场强度容易控制，并且在套管外部设置电磁屏蔽层也不会影响内部的二阶悬浮作用，因此不容易对外部产生电磁干扰。此外，基于光纤所传导的光信号损耗率低以及光信号元件容易进行串并联设置的特点，容易通过布置长距离光纤并结合光信号的转接设备来实现远距离、分布式的传感测量。
图1中，作为一种示例，传感光纤30的外表面与套管10的内壁WL之间由密封胶11填充，从而实现了传感光纤30与套管10的第一端口之间的相互固定，以及套管10的第一端口的密封。其中，传感光纤30与套管10的第一端口之间的相互固定更有利于固定入射光S1和测量光S2的传播方向和传播路径，使得检测和计算更加方便。而套管10的第一端口的密封则有助于避免磁流体24脱离套管10，并有助于隔绝外部氧气和湿气。
图1中，作为一种示例，传感光纤30包括纤芯31和围绕纤芯31的包层32，可以预先通过包层32与纤芯31的折射率匹配的设置来使入射光S1和测量光S2能在纤芯31内以全反射的方式传输。作为一种材料示例，可以使用单模石英光纤形成传感光纤30，使用管径与该单模石英光纤相匹配的石英玻璃管形成套管10，并使用紫外光固化胶或者玻璃胶作为上述密封胶11。当然，还可以在可能的范围内选取其他材料组合，而不需要限于上述示例。
图2是本公开一个实施例提供的光纤传感器中磁性质量块的结构示意图。参见图1和图2，磁性质量块20包括内芯21和围绕内芯21的环形永磁体22。作为一种示例，在制作光纤传感器时，可以先在如图2所示的内芯21的顶面上制作反射层23以提供所述反射面，然后将环形永磁体22套在内芯21周围并以胶接方式固定，最后在环形永磁体22外表面上吸附磁流体后放置到套管10内部，以形成如图1所示的磁性质量块20(如图1所示，环形永磁体22与套管10的内壁WL相对的外表面上吸附有磁流体24)。当然，除了可以通过嵌套环形永磁体来使磁性质量块具有磁性之外，还可以制作包括磁性材料并具有相应外形的物体作为所述磁性质量块20，并可以不仅限于此。
关于上述反射层23，可以例如在内芯21的顶面上以磁控溅射方式沉积HfO2/SiO2或金属材料薄膜以形成反射率满足应用需求的反射层23。此外，也可以例如通过研磨内芯21的顶面来形成所述反射面，并可以不仅限于此。
下面以加速度传感器作为示例，说明上述光纤传感器的可选实现方式。图3是本公开一个实施例提供的光纤传感器的结构示意图。参见图3，相比于图1所示的光纤传感器而言，图3所示的光纤传感器中套管10的第二端口(右端口)为封闭端口，由此可以配合上述密封胶11的设置使套管10的内部空间为封闭空间。而且，图3所示的光纤传感器中还包括作为弹性构件的微型弹簧40，该微型弹簧40的第一端与套管10的第二端口相互固定，该微型弹簧40的第二端与磁性质量块20远离传感光纤30的一侧固定连接。由此，磁性质量块20的运动被限制在套管10内部的封闭空间中，并且磁流体也被密封在套管10内部，从而套管10的整体运动可以改变磁性质量块20的运动状态(微型弹簧40起到使磁性质量块20回到平衡位置和/或限制磁性质量块20的移动范围的作用)，进而可以通过检测测量光S2对套管10的加速度进行测量。
本实施例中，传感光纤30探入套管10的一端与套管10的第一端口相互固定，传感光纤30与磁性质量块20之间形成法布里珀罗干涉腔(简称F-P干涉腔)，并且传感光纤30与磁性质量块20彼此相对的表面被配置为法布里珀罗干涉腔(简称F-P干涉腔)的两个平行腔面，入射光S1在该F-P干涉腔中发生多光束干涉后成为传感光纤30所接收到的测量光。在感应到加速度时，作为干涉光的测量光S2会发生相位漂移，由这一变化可以反演加速度。
图4是本公开一个实施例提供的光纤传感器的工作原理示意图。在如图4所示的F-P干涉腔中，n为F-P两个平行腔面之间的介质折射率，L为F-P两个平行腔面之间的距离，θt为光线在两个平行腔面之间传播时与光学平面法向量形成的夹角。无论对于两个平行腔面之间来回反射所形成的多个光波，相邻两个光波之间的光程差ΔL为
ΔL＝2nLcosθt
所形成的的相位差
Figure GDA0002277705340000071
为：
Figure GDA0002277705340000072
其中，λ为传播光线的波长，π为圆周率。由上式可知，相位差
Figure GDA0002277705340000073
主要与介质折射率n和两个平行腔面之间的距离L相关。对于如图3所示的光纤传感器而言，折射率n为已知的固定数值，而平行腔面之间的距离Lfp(即上述L)为变量；当感应到加速度时，而平行腔面之间的距离Lfp发生变化，使得作为干涉光的测量光S2的光谱相位发生变化，由此可以测量得到这一加速度的数值。
在一个示例中，设磁性质量块20处于中心平衡位置时，平行腔面之间的距离Lfp＝L0，当光纤传感器接收到加速度a时，此时磁性质量块20沿轴线移动产生位移为ΔL，压缩微型弹簧40直到达到新的受力平衡位置，此时受到的微型弹簧40的回复力为
Ft＝kΔL＝ma
其中，k为微型弹簧40的弹簧系数，m为磁性质量块20的质量。设磁性质量块20在中心平衡位置时的相位差为
Figure GDA0002277705340000074
当光纤传感器接收到加速度a后，磁性质量块20沿轴线移动到新的平衡位置，对应的相位差为
Figure GDA0002277705340000081
结合上述相位差
Figure GDA0002277705340000082
的表达式可知：
Figure GDA0002277705340000084
两式相减，可以推得：
Figure GDA0002277705340000085
基于该式，可以结合入射光S1与测量光S2的波长λ，平行腔面之间的介质折射率n，微型弹簧40的弹簧系数k，磁性质量块20的质量m，以及光线在两个平行腔面之间传播时与光学平面法向量形成的夹角θt，由基于测量光S2检测出的相位差
Figure GDA0002277705340000086
计算得到光纤传感器接收到的加速度a，实现加速度传感器的功能。
当然，还可以上述利用F-P干涉腔中相位变化与平行腔面间距离的变化之间的关系，在图1所示的光纤传感器的基础上实现例如位移传感器、水平传感器、力传感器、速度传感器等类型的传感器(并可以不仅限于此)，均可以参照相关技术实现，在此不再一一赘述。
此外，相比于图1而言，图3中采用了与传感光纤30具有相同的光纤规格的一小段光纤作为磁性质量块20的内芯21，由此可以简化单独设计内芯21以使其形状尺寸与其他部分相匹配的过程，并可以减少原材料的种类以简化光纤传感器的制作流程。
关于上述作为弹性构件的微型弹簧40，应理解的是其能够被任意一种其他形式的弹性构件代替，例如橡皮构件、弹力纤维、其他类型的弹簧，或者由至少两种类型的弹性元件组合而成的复合式弹性构件(比如橡皮块两端分别连接一弹簧所组成的弹性构件)，并可以不仅限于此。与上述微型弹簧40相同，替代弹性构件也能起到使磁性质量块20回到平衡位置和/或限制磁性质量块20的移动范围的作用，并可以作为与磁性质量块20连接的传动部件中的一个环节。
作为加速度传感器实现方式的又一种示例，图5是本公开一个实施例提供的光纤传感器的结构示意图。与图4所示光纤传感器的结构所不同的是，图5中套管10的第二端口为开放端口，而且光纤传感器还包括支撑体50，支撑体50在套管10的第二端口处与套管10固定连接，并且上述作为弹性构件的微型弹簧40通过第一端与支撑体50固定连接实现与套管10的第二端口的相互固定。作为一种示例，上述支撑体50采用一条支撑光纤来实现，该支撑光纤的一端探入套管10的第二端口，并且支撑光纤的外表面与套管10的内壁胶接。应理解的是，支撑光纤可以与传感光纤30具有相同的光纤规格，并可以与传感光纤30一样通过上述填充密封胶的方式实现上述胶接。
应理解的是，支撑体50也可以通过例如管孔盖或是管孔塞的方式实现，并可以不限于此。而相比于其他实现方式，采用与传感光纤30具有相同的光纤规格的支撑光纤，可以省去单独设计支撑体50以使其形状尺寸与其他部分相匹配的过程，并可以通过与传感光纤30相同的原材料和/或配合工艺简化光纤传感器的制作流程。
图6是本公开一个实施例提供的光纤传感器的制作方法的流程示意图。参见图6，所述方法包括：
步骤101、在套管当中设置外表面上吸附有磁流体的磁性质量块，以使所述磁性质量块能够悬浮在所述套管当中并沿所述套管的轴线移动。其中，所述磁性质量块的至少部分未吸附磁流体的外表面被配置为反射面
步骤102、在将传感光纤的一端探入所述套管的第一端口后，将所述传感光纤与所述套管的第一端口相互固定，使得所述磁性质量块被配置为反射面的外表面与所述传感光纤相对，并使得基于所述传感光纤能够向所述反射面提供入射光并接收来自所述反射面的测量光。
在一个示例中，在上述步骤101之前，所述方法还包括未在图6中示出的下述步骤：从一条光纤中截取得到第一光纤段和第二光纤段；基于所述第一光纤段制作所述传感光纤，基于所述第二光纤段制作所述磁性质量块。例如，第二光纤段可以是上述作为磁性质量块20制作基础的内芯21，此时由于内芯21与传感光纤30是从同一条光纤中截取得到的，因此彼此之间具有相同的光纤规格。如此，可以简化单独设计内芯21以使其形状尺寸与其他部分相匹配的过程，并可以减少原材料的种类以简化光纤传感器的制作流程。
以图5所示出的光纤传感器的结构作为示例，上述光纤传感器的制作方法可以包括：从一条光纤中截取得到第一光纤段、第二光纤段和第三光纤段。在第二光纤段的基础上将其外形加工为如图2所示的内芯21，并在其顶面上制作反射层23以提供所述反射面，然后将环形永磁体22套在内芯21周围并以胶接方式固定，以完成磁性质量块20的制作。接下来，将微型弹簧40的两端分别固定连接到内芯21的底面上和作为支撑光纤的第三光纤段的端面上，利用支撑结构分别固定套管10和磁性质量块20，将磁性质量块20沉积有反射层23的一面朝内伸入套管10内部。随后向套管10内滴注磁性流体，或者将套管10置于磁性流体中，利用毛细作用将磁流体吸入套管10内，进入套管10内的磁流体被吸附后围绕环形永磁体22外表面，随后可以视觉检测机构检查磁性质量块在套管10内的设置情况以防出现异常。然后利用支撑机构分别固定住第三光纤段和套管10，将第三光纤段探入套管10的第二端口之后，采用密封胶填充第三光纤段的外表面与套管10内壁之间的空隙，完成支撑光纤与套管10第二端口之间的相互固定，以及套管10第二端口的密封。最后，将第一光纤段的一端的端面处理为高反射率界面之后，同样利用支撑机构分别固定住第一光纤段和套管10，将作为传感光纤30的第一光纤段的该端探入套管10的第一端口，将探入部分调整为水平后采用密封胶填充第一光纤段的外表面与套管10内壁之间的空隙，完成所述传感光纤30与所述套管10的第一端口相互固定，以及套管10第一端口的密封。自此，完成如图5所示的光纤传感器的制作。
应理解的是，本实施例的方法所制作的光纤传感器可以是上述任意一种光纤传感器，因此依照光纤传感器的结构细节的不同，可以参照相关技术采用相应的方法来实现光纤传感器的制作，在此不再一一赘述。基于所述光纤传感器的内部构造，可以通过传感光纤提供入射光并采集测量光，并通过对测量光的检测得到磁性质量块的运动参数，从而实现待测参量的测量；由于该光纤传感器是一种无源器件，测量光在产生和传输过程中不容易受到电磁干扰，而且磁性质量块可以基于磁流体的二阶悬浮作用沿套管轴线自由移动，因此可以结合光学测量原理实现很高的灵敏度，并具有结构简单、体积质量小、容易实现远距离测量和分布式测量等优点。
图7是本公开一个实施例提供的运动感测装置的结构示意图。参见图7，所述运动感测装置包括光源、光检测器以及至少一个上述任意一种的光纤传感器(图7中以一个具有如图5所示结构的光纤传感器作为示例)，所述光源被配置为向每个光纤传感器的传感光纤提供入射光S1，所述光检测器被配置为检测来自每个光纤传感器的传感光纤的测量光S2。对于上述F-P干涉腔的示例来说，光源可以按照所设置的波长λ和角度θt来将入射光S1耦入传感光纤，而光检测器可以检测测量光S2的相位变化
Figure GDA0002277705340000101
从而基于此按照上述原理配合相应的计算部件实现光纤传感器的加速度测量。
作为一种示例，所述运动感测装置还包括至少一个环形器(图7中以一个环形器作为示例)，每个所述环形器的第一端(上端)均与所述光源相连，每个所述环形器的第二端(右端)分别与一个所述光纤传感器的传感光纤相连，每个所述环形器的第三端(下端)均与所述光检测器相连，以使所述入射光S1在所述光源到任一所述传感光纤之间为单向传输，所述测量光S2在任一所述传感光纤到所述光检测器之间为单向传输。如此，可以利用环形器的单向传输特性来将入射光S1耦入传感光纤的同时接收来自传感光纤的测量光S2。应当理解的是，还可以通过其他光信号的转接部件实现不同传感器网络拓扑下测量光S2的传输路径，而并不需要限于以上示例。比如，若干个测量同一加速度数值的光纤传感器可以使用同一个环形器将所产生的多个测量光S2一并传输到光检测器中统一检测，以简化运动感测装置的内部构造。
需要说明的是，所述运动感测装置指的是具备运动感测功能的装置，可以例如是传感器、传感器组串、传感器组阵，或者包含传感器的电子设备，例如各种类型的可穿戴设备(智能手环、智能手表、智能耳环、智能项链、头戴式显示装置等等)或者终端设备(便携式电脑、PDA、移动手机、平板电脑、无线终端设备、通信设备、嵌入式设备或类似结构的设备)，并可以不仅限于此。
在可能的范围内，上述各示例所说明的不同方面的技术要素可以相互组合。而且，以上所述仅为本公开的实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的范围之内。

Claims (14)

1.一种光纤传感器，其特征在于，所述光纤传感器包括套管、磁性质量块和传感光纤；其中，
所述磁性质量块位于所述套管之中，所述磁性质量块与所述套管的内壁相对的外表面上吸附有磁流体，以使所述磁性质量块能够悬浮在所述套管当中并沿所述套管的轴线移动；
所述传感光纤的一端探入所述套管的第一端口，所述磁性质量块与所述传感光纤相对的外表面上配置有反射面，基于所述传感光纤能够向所述反射面提供入射光并接收来自所述反射面的测量光。
2.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述光纤传感器还包括位于所述套管之中的弹性构件，
所述弹性构件的第一端与所述套管的第二端口相互固定，所述弹性构件的第二端与所述磁性质量块远离所述传感光纤的一侧固定连接。
3.根据权利要求2所述的光纤传感器，其特征在于，所述光纤传感器还包括支撑体，所述支撑体在所述套管的第二端口处与所述套管固定连接，所述弹性构件的第一端与所述支撑体固定连接。
4.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述磁性质量块包括内芯和围绕所述内芯的环形永磁体，所述环形永磁体与所述套管的内壁相对的外表面上吸附有磁流体。
5.根据权利要求4所述的光纤传感器，其特征在于，所述内芯靠近所述传感光纤一侧的表面上设置有反射层，所述反射面由所述反射层提供。
6.根据权利要求4所述的光纤传感器，其特征在于，所述内芯为一段光纤，所述内芯与所述传感光纤具有相同的光纤规格。
7.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述光纤传感器还包括支撑光纤，所述支撑光纤的一端探入所述套管的第二端口，所述支撑光纤的外表面与所述套管的内壁胶接。
8.根据权利要求7所述的光纤传感器，其特征在于，所述支撑光纤与所述传感光纤具有相同的光纤规格。
9.根据权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述套管的第二端口为封闭端口，所述传感光纤的外表面与所述套管的内壁之间由密封胶填充，以使所述套管的内部空间为封闭空间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的光纤传感器，其特征在于，所述传感光纤探入所述套管的一端与所述套管的第一端口相互固定，
所述传感光纤与所述磁性质量块彼此相对的表面被配置为法布里珀罗干涉腔的两个平行腔面。
11.一种运动感测装置，其特征在于，所述运动感测装置包括光源、光检测器以及至少一个如权利要求1至10中任一项所述的光纤传感器，所述光源被配置为向每个所述光纤传感器的传感光纤提供所述入射光，所述光检测器被配置为检测来自每个所述光纤传感器的传感光纤的所述测量光。
12.根据权利要求11所述的运动感测装置，其特征在于，所述运动感测装置还包括至少一个环形器，每个所述环形器的第一端均与所述光源相连，每个所述环形器的第二端分别与一个所述光纤传感器的传感光纤相连，每个所述环形器的第三端均与所述光检测器相连，以使所述入射光在所述光源到任一所述传感光纤之间为单向传输，所述测量光在任一所述传感光纤到所述光检测器之间为单向传输。
13.一种光纤传感器的制作方法，其特征在于，所述方法包括：
在套管当中设置外表面上吸附有磁流体的磁性质量块，以使所述磁性质量块能够悬浮在所述套管当中并沿所述套管的轴线移动；其中，所述磁性质量块的至少部分未吸附磁流体的外表面被配置为反射面；
在将传感光纤的一端探入所述套管的第一端口后，将所述传感光纤与所述套管的第一端口相互固定，使得所述磁性质量块被配置为反射面的外表面与所述传感光纤相对，并使得基于所述传感光纤能够向所述反射面提供入射光并接收来自所述反射面的测量光。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在套管当中设置外表面上吸附有磁流体的磁性质量块之前，所述方法还包括：
从一条光纤中截取得到第一光纤段和第二光纤段；
基于所述第一光纤段制作所述传感光纤，基于所述第二光纤段制作所述磁性质量块。
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