CN111546194A - 一种d型光纤传感器包层侧抛研磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种D型光纤传感器包层侧抛研磨装置，包括固定研，距离调节和磨器三部分。固定部分，本发明采用耐腐蚀、硬度大、高制作精度的二氧化锆制作基准陶瓷微型槽，可对研磨光纤部分进行固定和保护，精确控制D型研磨光纤的研磨精度，因此不必再对研磨光纤进行在线监测。将光纤固定在基准陶瓷微型槽内，二者形成一个整体，在研磨过程中可灵活地对研磨光纤进行卸载、安装和观察研磨面的情况。在距离调节和研磨部分，本发明的研磨电机固定臂和固定架的距离调节均采用斜齿轮咬合方式，该种咬合可精细调节光纤砂纸研磨带的张力和对研磨光纤的压力，更换不同颗粒度的研磨砂纸带对同一研磨面进行研磨和抛光工艺，可提高研磨的效率和研磨面的质量。

Description

一种D型光纤传感器包层侧抛研磨装置

技术领域

本发明涉及D型光纤传感器制备技术领域，具体为一种D型光纤传感器包层侧抛研磨装置。

背景技术

D型光纤是一种圆柱形光纤去除部分包层形成的端面类似D形的光波导结构，该结构通常采用机械研磨的方法制备，破坏光纤原有的芯包结构，导致光纤中的光从研磨窗口中泄露出来，改变了研磨面处电场的分布和连续性，D型光纤的此种特性可用于液体、气体浓度的测量。通过微纳加工技术在D型光纤的研磨平面上刻写光栅得到的光栅器件工作温度可达1100℃，此外该D型光纤光栅结构还可用于固体的压力、应变和流体的流量进行测量。在以往的研磨实验中，光纤剩余包层的厚度决定着光纤器件的传感精度和传感特性，因此精确地控制光纤包层的研磨厚度对制作D型光纤系列传感器具有极其重要的意义。

目前常见的光纤研磨装置为轮式光纤可动型，即使用光纤夹具将光纤两端固定，将研磨轮下压于两端固定的光纤上，采用CCD摄像机、 CCD探测器、光功率计等来检测研磨过程中剩余光纤包层的厚度，通过夹具端的张力控制系统来控制研磨的效率。

从上述可以看出，采用轮式光纤可动型的研磨设备制作的光纤类型单一，即在研磨同一段光纤的过程中不可更换其他颗粒度的研磨砂纸，该种方案在追求研磨效率和研磨面的光滑度时只能得其一，采用较粗颗粒度的研磨砂纸可以提高研磨效率，但得到研磨面较粗糙；如果采用在较细颗粒度的研磨砂纸，可以得到较光滑的研磨面，但研磨效率会大大降低。通过实际的光纤研磨实验可知，光纤轴向两端固定，而光纤研磨部分不固定，当光纤研磨时，研磨部分的光纤在垂直于光纤轴向上会发生转动，使得光纤研磨面就不能保持在同一水平上。此外光纤在研磨之后，光纤的机械强度和机械完整性会大大降低，使得光纤的研磨部分容易断裂，为避免光纤研磨部分断裂，因此需要精准的张力控制系统，而本发明设计一种基准光纤陶瓷微型槽来固定光纤，不但可以精准控制光纤研磨的厚度，还可以对光纤研磨部分起到很好的保护作用。

发明内容

本发明提供一种D型光纤传感器包层侧抛研磨装置，用以解决现有设备加工的D研磨面不在同一水平面，光纤研磨部分易断裂，不可对同一光纤的同一研磨面实施粗研磨、细研磨、抛光工艺，对粗糙研磨面难以进行后续微纳加工的问题。

为了解决上述问题，本发明公开了一种D型光纤传感器包层侧抛研磨装置，包括研磨器固定台、微型槽固定器、微型槽固定旋钮、基准光纤陶瓷微型槽、研磨机粗调旋钮、研磨机粗调固定架、研磨机细调旋钮、研磨机细调固定架、研磨电机细调节旋钮、电机固定臂、光纤砂纸研磨带、驱动电机、光纤、胶粘槽和固定槽。

可选的，所述微型槽固定器设置于光纤砂纸研磨带正下方的研磨器固定台上，所述基准光纤陶瓷微型槽置于微型槽固定器中间的微型凹槽内，并通过微型槽固定旋钮来将其固定，采用该可选实施例和轮式研磨设备相比，在研磨过程中对光纤的拆卸、安装、观察D型光纤研磨面的情况显得更加灵活，该种灵活的固定方式不需要高精度的检测装置，大大降低了研磨设备的制作成本。

可选的，所述研磨机粗调固定架安装在研磨器固定台的竖杆上，通过研磨机粗调旋钮固定研磨机粗调固定架来粗调光纤砂纸研磨带与光纤研磨部分的距离，采用该可选实施例，在更换不同颗粒度的光纤砂纸研磨带时，可快速调节研磨砂纸带与研磨光纤之间的距离，实现粗调功能。

可选的，所述研磨机粗调固定架和研磨机细调固定架连接，通过研磨机细调旋钮调节光纤砂纸研磨带和基准光纤陶瓷微型槽中的光纤研磨部分接触，采用该可选实施例，粗调研磨机固定架和细调研磨机固定架的双重调节，可快速、精确的对光纤研磨部分在粗研磨阶段、中度研磨阶段和细研磨阶段施加不同的压力来提高研磨的效率和研磨面的质量。

可选的，所述光纤砂纸研磨带安装于驱动电机的凹槽内，驱动电机固定在电机固定臂上，研磨电机固定臂置于研磨机细调固定架凹槽内的两侧，通过研磨电机细调节旋钮左右调节来更换和固定光纤砂纸研磨带，采用该可选实施例，电机固定臂背部和研磨电机细调节旋钮的咬合部分采用斜齿轮的方式咬合，研磨机细调固定架的凹槽采用倒三角开口，两者的结合可精细调节两电机对光纤砂纸研磨带施加的张力，确保驱动电机在工作时，光纤砂纸研磨带不会在竖直方向上摆动。

可选的，所述基准光纤陶瓷微型槽为一种耐磨损、高熔点、硬度大、低成本的二氧化锆材质，采用该可选实施例，对于基准光纤陶瓷微型槽内部确定的组合槽尺寸，当光纤研磨到基准光纤陶瓷微型槽中的槽平面时，就不会在继续往下研磨光纤，针对确定的组合槽尺寸，无需再进行复杂的在线监测。同时坚硬耐磨的基准光纤陶瓷微型槽可以对光纤研磨部分进行保护，因此可不必精准控制光纤砂纸研磨带对光纤研磨部分施加的压力。

可选的，所述基准光纤陶瓷微型槽内部的组合槽由直径由125μm 的固定槽和胶粘槽组成，固定槽用于控制研磨光纤包层的研磨厚度，在两侧开有深度20μm的胶粘槽，胶粘槽用于填充固定光纤的胶水，采用该可选实施例，避免填充的胶水占据固定槽的空间而影响D型光纤的研磨精度，避免填充胶水时产生的气泡对光纤研磨部分产生损坏和增加工艺难度。

可选的，所述研磨电机细调节旋钮可通过左右调节电机固定臂来固定光纤砂纸研磨带和进行不同颗粒度光纤砂纸研磨带的更换，采用该可选实施例，不同批次或者厂家生产的光纤研磨砂纸制作的砂纸研磨带在长度上可能会存在差异，通过可调节的电机固定臂就能很好的适应不同长度的光纤砂纸研磨带，提高光纤研磨砂纸的利用效率。

可选的，研磨电机细调节旋钮和电机固定臂交界处与研磨机细调旋钮和研磨机细调固定架交界处均采用斜齿轮咬合，采用该可选实施例，该类型的咬合方式可进行高精度调节。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例或现有技术的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一些简单介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。

图1是带有胶粘槽和固定槽的通孔型基准光纤陶瓷微型槽结构示意图；

图2是带有胶粘槽和固定槽的开口型基准光纤陶瓷微型槽结构示意图；

图3是本发明的将光纤固定于通孔型基准光纤陶瓷微型槽内得到的结构示意图；

图4是本发明的将光纤固定于开口型基准光纤陶瓷微型槽内得到的结构示意图；

图5是本发明的光纤研磨装置结构示意图；

图6是本发明的光纤研磨研磨砂纸带对光纤中光纤进行研磨的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据图1、图2、图3、图4、图5和图6，本发明公开一种D型光纤传感器包层侧抛研磨装置，首先从光纤的固定和光纤的研磨两个方面的实施例进行阐述和说明，其中光纤固定装置分为光纤固定和基准光纤陶瓷微型槽固定，根据所需剩余包层厚度来设计基准光纤陶瓷微型槽4内的固定槽15的深度，由于基准光纤陶瓷微型槽4的制作精度可控制在1μm内，且基准光纤陶瓷微型槽4的材质为高熔点、高硬度、耐磨损材质，因此采用基准光纤陶瓷微型槽4可精准控制光纤 13研磨部分剩余包层的厚度，用基准光纤陶瓷微型槽4固定光纤也很好的弥补了光纤13因研磨而降低机械强度和机械完整性的缺点，对光纤研磨部分起到较好的保护作用。基准光纤陶瓷微型槽4的固定采用可调节槽宽度的旋钮3来固定，通过可调节槽宽度的旋钮可随时将固定有光纤的基准光纤陶瓷微型槽取下观察研磨情况。

研磨装置包括研磨器固定台1、微型槽固定器2、微型槽固定旋钮 3、基准光纤陶瓷微型槽4、研磨机上下粗调旋钮5、研磨机粗调固定架6、研磨机上下细调旋钮7、研磨机细调固定架8、研磨电机左右细调节旋钮9、电机固定臂10、光纤砂纸研磨带11、驱动电机12、光纤13、胶粘槽14、固定槽15。

所述微型槽固定器2置于光纤砂纸研磨带11正下方的研磨器固定台1上，基准光纤陶瓷微型槽4置于微型槽固定器2中间的微型凹槽内，并通过微型槽固定旋钮3来将其固定。

所述研磨机粗调固定架6安装在研磨器固定台的竖杆上，通过研磨机上下向粗调旋钮5固定研磨机粗调固定架6来粗调光纤砂纸研磨带与光纤研磨部分的大致高度。

所述研磨机粗调固定架8和研磨机细调固定架6连接，通过研磨机上下细调旋钮7调节光纤砂纸研磨带11和基准光纤陶瓷微型槽4 中的光纤13研磨部分接触。

所述光纤砂纸研磨带11安装于两个驱动电机12的凹槽内，两个驱动电机12固定在电机固定臂10，两个研磨电机固定臂10分别置于固定研磨机粗调固定架8的倒三角凹槽内的两侧，通过研磨电机左右细调节旋钮9左右调节来更换和固定光纤砂纸研磨带11。

所述基准光纤陶瓷微型槽4为一种耐磨损、高熔点、硬度大的二氧化锆材质，在研磨过程中，当光纤研磨到基准光纤陶瓷微型槽4中部凹槽平面时，就不会在继续往下研磨光纤。同时坚硬的基准光纤陶瓷微型槽4可以对光纤研磨部分进行保护，因此可不必精准控制光纤砂纸研磨带11对光纤13研磨部分施加压力。

所述基准光纤陶瓷微型槽4内部的组合槽由直径为125μm的固定槽15和胶粘槽14组成，固定槽15用于控制研磨光纤剩余包层的厚度；在固定槽15的两侧开有深度20μm的胶粘槽14，胶粘槽14用于填充光纤固定胶水，避免填充的胶水占据固定槽15的空间而影响研磨光纤的精度，避免填充胶水时产生的气泡因热膨胀对研磨光纤部分产生损坏和增加工艺难度。

所述光纤砂纸研磨带11可以通过研磨电机左右细调节旋钮9左右调节电机固定臂10来固定和更换不同颗粒度的光纤砂纸研磨带11。

研磨电机左右细调节旋钮9和电机固定臂11交界处与研磨机上下细调旋钮7和研磨机细调固定架8交界处均采用斜齿轮咬合，采用该类型的咬合方式可进行高精度调节研磨机粗调固定架6和研磨机细调固定架8在竖直方向上进行粗调节和细调节，通过竖直方向的研磨机细调旋钮7来控制光纤砂纸研磨带11对光纤光纤研磨装置施加的压力，光纤研磨装置为光纤砂纸研磨带11，替代了传统的研磨轮，通过研磨电机细调节旋钮9可更换不同颗粒度的研磨带，由此来提高光纤研磨的效率和研磨质量。

在对光纤研磨前，需选取合适长度的单模光纤，去除光纤研磨部分的涂覆层，并将去除涂覆层的光纤13表面清洁干净，以免残留的涂覆层占据基准光纤陶瓷微型槽4内的空间，导致光纤研磨的精度降低。

将清洁干净的光纤13放置于直径为125μm的固定槽15内，并将光纤两端拉直，绷紧，然后用耐高温胶对胶粘槽14进行填充来固定光纤，最后将固定好光纤13的基准光纤陶瓷微型槽4置于烤箱内，将耐高温胶胶烤干，固化光纤13。

将固定好光纤13的基准光纤陶瓷微型槽4置于微型槽固定器2的凹槽内，并用微型槽固定旋钮3将基准光纤陶瓷微型槽4固定在凹槽内。

将微型槽固定器2置于光纤砂纸研磨带11下方，需研磨的光纤部分正对光纤砂纸研磨带11，且光纤轴向与光纤砂纸研磨带11垂直。

首先在竖直方向上调节研磨机粗调固定架6，粗调光纤研磨砂纸带11与光纤13之间的距离，当光纤研磨砂纸带11与光纤13的距离约为1cm时，通过研磨机上下粗调旋钮5固定研磨机粗调固定架6。然后启动驱动电机12，调节研磨电机细调节旋钮9，绷紧光纤砂纸研磨带11，使其不再上下摆动，待光纤砂纸研磨带11转动稳定后通过研磨机细调旋钮调7节研磨机细调固定架8，使光纤研磨砂纸带11 和光纤接触，对光纤13研磨。

在进行不同颗粒度的光纤砂纸研磨带11更换时，首先关闭驱动电机12，然后通过研磨电机细调节旋钮9调节电机固定架来10更换光纤砂纸研磨带11。

为了增加研磨效率和光纤研磨面的质量，首先使用颗粒度较大的光纤砂纸研磨带11对光纤13进行研磨，然后使用颗粒度适中的光纤砂纸研磨带11进行研磨，最后使用颗粒度较小的光纤砂纸研磨带11 进行最后的抛光工艺。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种D型光纤传感器包层侧抛研磨装置，其特征在于：包括研磨器固定台(1)、微型槽固定器(2)、微型槽固定旋钮(3)、基准光纤陶瓷微型槽(4)、研磨机粗调旋钮(5)、研磨机粗调固定架(6)、研磨机细调旋钮(7)、研磨机细调固定架(8)、研磨电机细调节旋钮(9)、电机固定臂(10)、光纤砂纸研磨带(11)、驱动电机(12)、光纤(13)、胶粘槽(14)和固定槽(15)。

2.根据权力要求1所述的一种D型光纤传感器包层侧抛研磨装置，其特征在于，所述微型槽固定器(2)设置于光纤砂纸研磨带(11)正下方的研磨器固定台(1)上。

3.根据权力要求1所述的一种D型光纤传感器包层侧抛研磨装置，其特征在于，所述研磨机粗调固定架(6)安装在研磨器固定台(1)的竖杆上。

4.根据权力要求1所述的一种D型光纤传感器包层侧抛研磨装置，其特征在于，所述研磨机粗调固定架(6)和研磨机细调固定架(8)固定连接，且通过研磨机细调旋钮(7)调节光纤砂纸研磨带(11)和基准光纤陶瓷微型槽(4)中的光纤(13)接触部分。

5.根据权力要求1所述的一种D型光纤传感器包层侧抛研磨装置，其特征在于，所述光纤砂纸研磨带(11)安装于驱动电机(12)的凹槽内，且驱动电机(12)固定在电机固定臂(10)上。

6.根据权力要求1所述的一种D型光纤传感器包层侧抛研磨装置，其特征在于：所述基准光纤陶瓷微型槽(4)内部的组合槽由直径为125μm的固定槽(15)和胶粘槽(14)组成。

7.更具权力要求1所述的一种D型光纤传感器包层侧抛研磨装置，其特征在于：所述光纤砂纸研磨带(11)通过研磨电机细调节旋钮(9)左右调节电机固定臂(10)来固定和更换光纤砂纸研磨带(11)。

8.根据权力要求1所述的一种D型光纤传感器包层侧抛研磨装置，其特征在于：所述研磨电机细调节旋钮(9)和电机固定臂(11)交界处与研磨机细调旋钮(7)和研磨机细调固定架(8)交界处均采用斜齿轮咬合。

9.根据权力要求1所述的一种D型光纤传感器包层侧抛研磨装置，其特征在于：所述微型槽固定器(2)中间设有微型凹槽，且微型凹槽内设有基准光纤陶瓷微型槽(4)，且基准光纤陶瓷微型槽(4)通过微型槽固定旋钮(3)与微型槽固定器(2)固定连接。

10.根据权力要求1所述的一种D型光纤传感器包层侧抛研磨装置，其特征在于，所述研磨电机固定臂(10)设置于固定研磨机细调固定架(8)的凹槽内的两侧。

Images