CN1793779A - 透射式强度调制型光纤传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及透射式强度调制型光纤传感器，它包括两根光纤(1)及其两光纤接入端、用于分别支撑两光纤接入端的两支撑装置、用于弹性变形的套筒(4)，两支撑装置固定在套筒(4)内，两光纤接入端相对且具有间隙。本发明光纤传感器可用来测量物体变形状况，结构简单、体积小、重量轻、抗干扰能力强、测量精度较高、稳定性较好，适于长期固定使用，特别适于测量路桥形变以及工业生产过程中的在线检测大型机构产生的形变。

Description

透射式强度调制型光纤传感器

技术领域

本发明涉及传感器，特别是用于检测物体变形状况的传感器。

背景技术

目前，我国的公路交通迅猛发展，路桥的数量不断增加，这使得路桥的状态监测和维护越来越成为一项繁重复杂的工作。以往我们测量路桥受载情况，采用的是传统的应力传感器，如专利号为02289947.2的高精度钢弦式孔隙水压力传感器，该类传感器往往精度不够高，对工作环境要求较高，因而适用范围小。

另外，当今社会已进入了以光纤通信技术为主要特征的信息时代，光纤传感技术代表新一代传感器的发展趋势，它以技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人瞩目。

与传统的传感器相比，光纤传感器具有不受电磁场干扰，传输信号安全，可实现非接触测量，高灵敏度、高精度、高密度、适于各种恶劣环境下使用以及非破坏性和使用方便等优点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种透射式强度调制型光纤传感器，它可用来测量物体变形状况。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

透射式强度调制型光纤传感器，它包括两根光纤及其两光纤接入端、用于分别支撑两光纤接入端的两支撑装置、用于弹性变形的套筒，两支撑装置固定在套筒内，两光纤接入端相对且具有间隙。

上述方案中，支撑装置包括FC光纤适配器、筒形壳体，光纤接入端为FC光纤连接器；筒形壳体的前端与FC光纤适配器连接，光纤从筒形壳体的后端进入，FC光纤连接器插在FC光纤适配器上。

上述方案中，两支撑装置的筒形壳体套于套筒内，且筒形壳体外壁与套筒内壁紧配合；两根光纤分别从套筒两端引出。

上述方案中，两FC光纤适配器之间设有对中套筒，两FC光纤连接器的纤芯在对中套筒中相对。

上述方案中，筒形壳体的后端通过两层盖板密封，两层盖板分别上开有从边缘到中心的槽，两层盖板上的槽相互错开，光纤分别穿过两层盖板上的槽进入壳体。

上述方案中，筒形壳体的后端外壁上设有凸起的台阶，套筒的两端分别顶在两筒形壳体的台阶上。

本发明的工作原理为：透射式强度调制型光纤传感器包括两根光纤及其两光纤接入端，即一对光纤的出射端与光纤的入射端，它采用透射式光纤相对位移型光强度调制，即根据光线在空气介质中传输时的能量损耗规律，外界待测物理量通过用于弹性变形的套筒按照一定的方式使接收光纤的入射端相对于发射光纤的出射端产生一定的轴向线位移，导致进入接收光纤的光强发生变化，从而对光强进行调制。

本发明透射式强度调制型光纤传感器的优点在于：

1、采用光纤通讯中普遍应用的标准元器件——FC光纤适配器与FC光纤连接器，这样既解决装配上的光纤固定问题，又保证了两纤芯端面的平整性的问题，结构简单，成本低。

2、由于光纤纤芯极小，很难准确对中，本发明光纤传感器利用FC光纤适配器原有结构中的对中套筒，实现了入射端光纤纤芯与出射端光纤纤芯的准确对中。

3、传感器壳体通过两层盖板密封，两层盖板分别上开有从边缘到中心的槽，两层盖板上的槽相互错开，既照顾了装配时的便利性和又保证了传感器两端的封闭性。

4、筒形壳体的后端外壁上设有凸起的台阶，套筒的两端分别顶在两支撑装置的台阶上，入射端光纤纤芯与出射端光纤纤芯的初始间距，可通过套筒、两筒形壳体等零部件尺寸及高精度公差来保证。

本发明光纤传感器可用来测量物体变形状况，结构简单、体积小、重量轻、抗干扰能力强、测量精度较高、稳定性较好，适于长期固定使用，特别适于测量路桥形变以及工业生产过程中的在线检测大型机构产生的形变。

附图说明

图1为本发明透射式强度调制型光纤传感器实施例结构示意图

图2为盖板的结构示意图

其中：1为光纤，2为盖板，3为筒形壳体，4为套筒，5为FC光纤连接器，6为对中套筒，7为开口螺钉，8为FC光纤适配器，9为槽，10为台阶，11为纤芯。

具体实施方式

如图1所示的本发明透射式强度调制型光纤传感器实施例，它包括两根光纤1及其两光纤接入端(即光纤的出射端与光纤的入射端)、用于分别支撑两光纤接入端两支撑装置、用于弹性变形的套筒4，两支撑装置固定在套筒4内，两光纤接入端相对且具有间隙。

支撑装置由FC光纤适配器(又称法兰盘)8、筒形壳体3组成，光纤接入端为FC光纤连接器(又称跳线)5；筒形壳体3的前端与FC光纤适配器8通过开槽螺钉7连接，光纤1从筒形壳体3的后端进入，FC光纤连接器5插在FC光纤适配器8上。

两FC光纤适配器8之间设有对中套筒6，两FC光纤连接器5的纤芯11在对中套筒6中相对。

两支撑装置的筒形壳体3套于套筒4内，且筒形壳体3外壁与套筒4内壁紧配合；两根光纤1分别从套筒4两端引出。筒形壳体3的后端外壁上设有凸起的台阶10，套筒4的两端分别顶在两筒形壳体3的台阶10上。

筒形壳体3的后端通过两层盖板2密封，如图2所示，两层盖板2分别上开有从边缘到中心的槽9，两层盖板上的槽9相互错开180°，光纤分别穿过两层盖板上的槽9进入壳体3。

本发明实施例的光纤1的纤芯11直径125μ，两光纤接入端(光纤的出射端与光纤的入射端)的纤芯11的间隙间距在25μ左右；用于弹性变形的套筒4采用弹性合金(如40Cr)制造。

本发明实施例光纤传感器的工作过程如下：

将光纤传感器装配并标定好，然后将其平行于公路桥面埋入路面之下(或其它待测物体中)，只需将入射光纤的入射端和出射光纤的出射端延伸线引出，并且将入射光纤的入射端连接到指定光源，将出射光纤的出射端连接光功率计。当车辆在该路面上行驶时，路面会产生相应的形变，这样就会使传感器处于受压或受拉状态，因而套筒4就会被压缩或拉伸，从而导致入射端与出射端的光纤连接器5的纤芯11之间距离的变化，进而导致接收光强度的变化，接收光强度通过光功率计读出，最后将读出值与标定值进行比较就可以测得路桥受载的形变大小。

Claims (6)

1、透射式强度调制型光纤传感器，其特征在于：它包括两根光纤(1)及其两光纤接入端、用于分别支撑两光纤接入端的两支撑装置、用于弹性变形的套筒(4)，两支撑装置固定在套筒(4)内，两光纤接入端相对且具有间隙。

2、如权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于：支撑装置包括FC光纤适配器(8)、筒形壳体(3)，光纤接入端为FC光纤连接器(5)；筒形壳体(3)的前端与FC光纤适配器(8)连接，光纤(1)从筒形壳体(3)的后端进入，FC光纤连接器(5)插在FC光纤适配器(8)上。

3、如权利要求2所述的光纤传感器，其特征在于：两支撑装置的筒形壳体(3)套于套筒(4)内，且筒形壳体(3)外壁与套筒(4)内壁紧配合；两根光纤(1)分别从套筒(4)两端引出。

4、如权利要求2所述的光纤传感器，其特征在于：两FC光纤适配器(8)之间设有对中套筒(6)，两FC光纤连接器(5)的纤芯(11)在对中套筒(6)中相对。

5、如权利要求2所述的光纤传感器，其特征在于：筒形壳体(3)的后端通过两层盖板(2)密封，两层盖板(2)分别上开有从边缘到中心的槽(9)，两层盖板(2)上的槽(9)相互错开，光纤(1)分别穿过两层盖板上的槽(9)进入壳体(3)。

6、如权利要求3所述的光纤传感器，其特征在于：筒形壳体(3)的后端外壁上设有凸起的台阶(10)，套筒(4)的两端分别顶在两筒形壳体(3)的台阶(10)上。