CN114839728A - 一种光纤传感智能连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光纤传感智能连接器，包括插头，插头内设置有光纤接触件，所述的光纤接触件至少包括陶瓷插针和法兰盘，陶瓷插针和法兰盘内装配有光纤；光纤上集成有光纤光栅，且光纤光栅是集成在陶瓷插针内的光纤纤芯和/或法兰盘内的光纤上。本发明在不改变现有连接器结构、无需额外设计的前提下，实现光纤连接器智能传感，降低了研发成本，可以对连接器内部的应力应变、温度、损伤等信息进行及时监测并呈现出来，可以与现有连接器结构完全兼容，设计的自由度高，兼容性好。
Description
技术领域
本发明涉及连接器技术领域，具体是一种光纤传感智能连接器。
背景技术
国内外智能连接器是在保持现有连接器组件基本功能不变的基础上，集成传感器和功能电路组成连接器工作状态检测单元，可以在复杂环境下实现对连接器组件工作状态的实时检测和故障预警功能。
已有的智能光纤连接器通常是在光纤活动连接器上增加电子标签，可用于实现光纤信息自动存储、光纤连接关系自动识别、光纤资源信息校准、可视化现场操作指导等智能化功能，需要与智能化纤芯适配插座匹配使用。
光纤光栅是通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是一种无源滤波器件。光纤光栅主要的制作方法是利用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜。当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤光栅继续传输。光纤光栅主要用于光纤通信、光纤传感和光信息处理，如传感器、滤波器、色温补偿等。
目前还没有一种集成光纤光栅的智能光纤传感器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光纤传感智能连接器。在连接器的陶瓷插针和/或法兰盘位置集成光纤光栅传感器，连接器对接时产生的应力会转化为光纤光栅的中心波长变化，该波长光信号经过光纤传输到解调设备进行信号解调分析可检验连接器的插合状态。连接器内部集成的光纤传感器还可以对连接器的应力、温度、损伤、断纤等信息进行及时监测并呈现出来。
本发明具体是通过以下技术方案来实现的，依据本发明提出的一种光纤传感智能连接器，包括插头，插头内设置有光纤接触件，所述的光纤接触件至少包括陶瓷插针和法兰盘，陶瓷插针和法兰盘内装配有光纤；光纤上集成有光纤光栅，且光纤光栅是集成在陶瓷插针内的光纤纤芯和/或法兰盘内的光纤上。
进一步地，可以将写入光纤光栅的光纤装配在陶瓷插针内，当连接器头座对插时，通过陶瓷插针内的光纤光栅检测陶瓷插针端面受到的应力变化，连接器对接时产生的应力转化为光纤光栅的中心波长变化，经过连接器后端的光纤光栅解调设备进行解调分析，从而判断连接器的插合状态，进行连接器是否插合到位或者连接器是否松脱的判定。
进一步地，可以将写入光纤光栅的光纤装配在法兰盘内，通过该光纤光栅检测法兰盘温度变化，从而反馈连接器的环境温度。
进一步地，可以在陶瓷插针内和法兰盘内均装配写入光纤光栅的光纤，通过陶瓷插针内的光纤光栅可以检测陶瓷插针端面受到的应力变化以及陶瓷插针的温度，从而判断连接器是否插合到位或者连接器是否松脱；通过法兰盘内的光纤光栅可以检测环境温度，对陶瓷插针内的光纤光栅检测到的应力进行温度补偿。
进一步地，插头内可以包含N(N＞1)个光纤接触件，在其中n个(N＞n)接触件的陶瓷插针内装配写入光纤光栅的光纤，在其余(N-n)个接触件的法兰盘内装配写入光纤光栅的光纤；或者，在其中一部分接触件的陶瓷插针内以及法兰盘内均装配写入光纤光栅的光纤，另一部分接触件只在法兰盘内装配写入光纤光栅的光纤。
进一步地，所述的法兰盘内还装配有束管，法兰盘内的光纤装配在束管内。
进一步地，所述的光纤接触件至少包括MT、AMT光纤接触件。
本发明的有益技术效果：
本发明的插头和插座完全可以借鉴或采用现有连接器头座结构，在不改变现有连接器结构、无需额外设计的前提下，实现光纤连接器智能传感，降低了研发成本。通过将集成有光纤光栅的光纤纤芯装入陶瓷插针内，可以对连接器插合状态是否到位或连接器是否松脱进行判断。通过法兰盘内的光纤光栅可以进行温度检测，一方面可以反馈环境温度，另一方面可以用来对插针内的光纤光栅检测的温度进行温度补偿，可以对连接器内部的应力应变、温度、损伤等信息进行及时监测并呈现出来。本发明的光纤传感器由于是设置在接触件内，可以与现有连接器结构完全兼容，也可以兼容集成到其他连接器中，设计的自由度高，成本低，原有连接器结构无需改变，兼容性好。
附图说明
图1是本发明一种光纤传感智能连接器插头结构的示例；
图2是插头内光纤接触件的结构示例；
图3是在接触件陶瓷插针的光纤纤芯写入光纤光栅的示例；
图4是在接触件法兰盘内的光纤上写入光纤光栅的示例；
图5是在接触件陶瓷插针光纤纤芯和接触件法兰盘内的光纤上均写入光纤光栅的示例；
图6是本发明在四芯插头中的应用示例。
1-陶瓷插针，2-法兰盘，3-弹簧，4-外壳体，5-压接套，6-适配单芯光缆，7-光纤纤芯，8-光纤，9-束管，10-光纤光栅，11-光纤连接头，12-光缆标记。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的内容，下面将结合具体实施例和附图来进一步阐述本发明。以下实施例以本发明的技术为基础实施，给出了详细的实施方式和操作步骤，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
本发明所提供的一种光纤传感智能连接器包括插头和插座，在一种实施例中，插头包括金属壳体部件、定位弹簧、防松结构、连接螺帽、封装壳体部件、花键壳体、防尘盖部件等，如图1所示。插头内还设置有光纤接触件，在一种实施例中，光纤接触件(以下简称接触件)的结构如图2所示，包括陶瓷插针1、法兰盘2、弹簧3、外壳体4、压接套5、适配单芯光缆6等。本发明的技术方案是在光纤上写入光纤光栅后装入接触件内的合适位置，主要有三种方案：
第一种如图3所示，在光纤上写入光纤光栅10，然后将光纤装入接触件，使写有光纤光栅的一段光纤装在接触件的陶瓷插针内。具体方法是：将预写入光纤光栅的一段光纤的涂覆层去除，随后将光纤装入接触件内，使写有光纤光栅的一段纤芯装在陶瓷插针内。
第二种如图4所示，在光纤上写入光纤光栅10，然后将光纤装入接触件，使写有光纤光栅的一段光纤装在接触件的法兰盘内。法兰盘内还装配有束管9，光纤装配在束管内。具体方法是：将写入光纤光栅的光纤装配到接触件内，使写有光纤光栅的一段光纤装在接触件的法兰盘内。
第三种如图5所示，是第一种方案和第二种方案的结合：在光纤的两个不同位置处分别写入光纤光栅10，其中一处写入光纤光栅后不加涂覆层，记为第一段光纤光栅；另一处写入光纤光栅后再加上涂覆层，记为第二段光纤光栅，然后将光纤装入接触件，使第一段光纤光栅装在接触件的陶瓷插针内，第二段光纤光栅装在接触件的法兰盘内。
在第一种方案中，光纤光栅位于陶瓷插针内的光纤上，当连接器头座对插时，通过陶瓷插针内的光纤光栅检测陶瓷插针端面受到的应力变化，连接器对接时产生的应力会转化为光纤光栅的中心波长变化，经过连接器后端的光纤光栅解调设备进行信号解调，可以判断连接器的插合状态，进行连接器是否插合到位或者连接器是否松脱的判定。
在第二种方案中，光纤光栅位于法兰盘内的光纤上，法兰盘不受力的影响，通过法兰盘内的光纤光栅，可以用来检测法兰盘温度变化，从而反馈连接器的环境温度。
在第三种方案中，陶瓷插针内的光纤纤芯和法兰盘内的光纤都集成有光纤光栅，通过陶瓷插针内的光纤光栅可以检测插针端面受到的应力变化以及插针的温度，陶瓷插针内的光纤光栅检测到的温度和应力需要进行解耦，可以通过后面法兰盘内的光纤光栅检测的温度对陶瓷插针内的光纤光栅检测到的应力进行温度补偿(即解耦)。法兰盘内的光纤光栅一方面可以反馈环境温度，另一方面可以用来对插针内的光纤光栅检测到的应力进行温度补偿。
在一种实施例中，如图6所示，连接器的插头和插座均为四芯插头和四芯插座，插头内有4个光纤接触件，其尾部分别连接A、B、C、D四根单芯光缆，每根光缆的尾端连接有光纤连接头11，通过该光纤连接头可以将光缆连接到解调设备进行信号解调。插头内的四个光纤接触件，其中两个接触件陶瓷插针内的光纤纤芯上集成有光纤光栅，另外两个接触件法兰盘内的光纤上集成有光纤光栅，图6所示的方案是在光缆A和C对应的接触件的陶瓷插针内集成有光纤光栅，在光缆B和D对应的接触件的法兰盘内集成有光纤光栅，图6中光缆B和光缆C分别被光缆A和光缆D遮挡。该方案可以同时检测陶瓷插针端面受到的应力变化以及环境温度，进行连接器是否插合到位的判断，并同时反馈连接器的环境温度。
需要说明的是，连接器内光纤的芯数不限制为4个，在其他多芯连接器的实施例中，也可以采用本发明的方案在光纤的相应位置写入光纤光栅后再装入接触件的陶瓷插针和/或法兰盘内，进行应力、温度、损伤断纤等信息的监测。比如：插头内包含N个光纤接触件，在其中n个(N＞n)接触件的陶瓷插针内装配写入光纤光栅的光纤(即采用第一种方案)，在其余(N-n)个接触件的法兰盘内装配写入光纤光栅的光纤(即采用第二种方案)。也可以是在其中一部分接触件的法兰盘内装配写入光纤光栅的光纤(即采用第二种方案)，在其余接触件的陶瓷插针和法兰盘内都装配写入光纤光栅的光纤(即采用第三种方案)。
本发明所述的插头和插座均可以采用或借鉴现有连接器头座结构，降低研制成本。插头插座通过符合GJB599A规定的英制三头螺纹连接锁紧，插头插座中适配同一种光纤接触件，插头通过英制三头螺纹与插座对接锁紧，对接时通过插头中的两个导销引导，并通过五个键与槽的不同键位设计达到防错插要求，连接到位后，插座与插头之间机械锁死定位面，使得插头和插座能够有效锁定为一体，防止出现插头插座相对运动造成损耗变化，插头插座内的光纤接触件对接实现光信号的传输。为符合标准规定的可取卸式单芯接触件，可使用现有取卸器对接触件进行取卸，各壳体号外形尺寸及安装尺寸符合MIL-DTL-38999标准中的规定。
在其他实施例中，本发明的光纤接触件也可以兼容到其他连接器壳体内，不改变连接器结构设计，无需额外的研发成本。
以上是本发明以单芯接触件与光纤传感器相结合的示例，其他类型接触件如：MT、AMT等参考本发明的方式设置也在本专利保护范围之内。
以上所述仅是本发明的实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，本发明还可以根据以上结构和功能具有其它形式的实施例，不再一一列举。因此，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种光纤传感智能连接器，包括插头，插头内设置有光纤接触件，其特征在于所述的光纤接触件至少包括陶瓷插针和法兰盘，陶瓷插针和法兰盘内装配有光纤；光纤上集成有光纤光栅，且光纤光栅是集成在陶瓷插针内的光纤纤芯和/或法兰盘内的光纤上。
2.如权利要求1所述的光纤传感智能连接器，其特征在于将写入光纤光栅的光纤装配在陶瓷插针内，当连接器头座对插时，通过陶瓷插针内的光纤光栅检测陶瓷插针端面受到的应力变化，从而判断连接器是否插合到位或者连接器是否松脱。
3.如权利要求1所述的光纤传感智能连接器，其特征在于将写入光纤光栅的光纤装配在法兰盘内，通过该光纤光栅检测法兰盘温度变化，从而反馈连接器的环境温度。
4.如权利要求1所述的光纤传感智能连接器，其特征在于将写入光纤光栅的光纤装配在陶瓷插针和法兰盘内，通过陶瓷插针内的光纤光栅检测插针端面受到的应力变化，从而判断连接器是否插合到位或者连接器是否松脱；通过法兰盘内的光纤光栅检测环境温度，并对陶瓷插针内的光纤光栅检测到的应力进行温度补偿。
5.如权利要求1所述的光纤传感智能连接器，其特征在于插头内包含N个光纤接触件，在其中n个(N＞n)接触件的陶瓷插针内装配写入光纤光栅的光纤，在其余(N-n)个接触件的法兰盘内装配写入光纤光栅的光纤。
6.如权利要求1所述的光纤传感智能连接器，其特征在于插头内包含N个光纤接触件，在其中一部分接触件的陶瓷插针内以及法兰盘内均装配写入光纤光栅的光纤，另一部分接触件只在其法兰盘内装配写入光纤光栅的光纤。
7.如权利要求1所述的光纤传感智能连接器，其特征在于法兰盘内还装配有束管，光纤装配在束管内。
8.如权利要求1所述的光纤传感智能连接器，其特征在于所述的光纤接触件至少包括MT、AMT光纤接触件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |