CN203837839U - 一种用于光纤温度剖面仪的扭力抵消型传输光纤线圈 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种用于光纤温度剖面仪的扭力抵消型传输光纤线圈，包括双光纤传输线圈，分为上、下两部分，传感器与下光纤线圈相连，上光纤线圈与放置在干端的探头外筒相连。用发射器将入水探头及下光纤线圈发射到水中，反向绕制光纤的方式保证探头入水后，上下光纤线圈同时放线，光纤受力均匀、不打结、不折断，能正常不间断地传输信号，使整个温度剖面仪正常工作，并使测量温度剖面时可以不受测量船航速的限制。
Description
技术领域
本实用新型涉及海军反潜技术、海洋科考领域，具体涉及一种用于光纤温度剖面仪的传输光纤线圈。
背景技术
光纤温度剖面仪是用来测量及处理海洋温度和深度分布特性的装置，主要应用于海军的反潜战、海洋矿产开发、海洋学或气象学等领域的水文测量，为军民海洋环境调查提供一种快速准确的测量手段。光纤温度剖面仪主要由探头、发射器、传输光纤线圈、解调记录单元等部分组成。探头主要功能是检测探头所在位置的海水温度信号和压力信号，包括具有特定流体动力外形的入水探头及探头筒，入水探头位于探头发射筒内，探头内有光纤光栅温度和压力传感器各1个，串接复用，通过传输光纤线圈分别与探头和探头筒相连。信号通过传输光纤线圈实现实时传输，因此，传输光纤线圈是光纤温度剖面仪设备的关键部件之一。
Lockheed Martin公司的光纤温度剖面仪为铜导线传输信号模式，其采用双线包内抽式放线，绕制线包的材料是特制漆包线，漆包线较细并且容易成型，比较适合绕制内抽式线包，可以用传统工艺实现绕线。
由于光纤的抗扭、抗折能力较弱，因此光纤线圈直径不能过小，在考虑骨架直径大小时除了受限于整体探头的尺寸、光纤线包不能过大，还要根据光纤本身的抗弯曲能力来确定骨架直径的最小直径。
入水探头释放过程中，光纤不能承受过大的拉力，要保证光纤受力小于20N的抗拉强度。根据光纤温度剖面仪本身应用水深的要求，放纤长度大于1000m，由于1000m光纤在骨架上所需绕制的圈数约为5000圈左右，如果按照传统方式绕制在同一个骨架上，在放纤过程中每圈所产生的螺旋扭矩累积到20圈以上就会出现光纤打结现象，导致光纤折断。
为了使光纤线圈在使用时能有序放线，需要选择有适当粘接力和强度的胶固定光纤，使光纤既可以有序盘绕在骨架上不发生散乱，又可以在放纤时不对光纤涂覆层造成破坏。
综合以上因素，光纤线圈的整体设计要满足光纤抗弯曲能力、抗拉强度，而且必须保证探头入水后，光纤不会打结甚至折断，能正常传输信号。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种新型的反向绕制双光纤线圈来制作光纤温度剖面仪的传输光纤线圈。
本实用新型为解决技术问题采用的技术方案：
一种用于光纤温度剖面仪的扭力抵消型传输光纤线圈，其特征在于：包括双光纤线圈， 光纤线圈由光纤在绕线骨架上饶制而成，光纤在两只绕线骨架上为反向绕制；单个光纤线圈采用逐层缩短行程的绕线方式形成略带锥形的结构形状；在线圈一端留有尾纤出纤槽，光纤从槽中穿入其腔内与光纤光栅压力传感器熔接。
作为优选，前500m光纤每绕一层就涂有宽5mm左右的FCA-1胶带两条，180度对称，并在500m处作记号，后500m不涂胶，绕制成的双光线线圈用FAC-1胶进行热固化。
作为优选，光纤绕线骨架采用尼龙材料。
本实用新型具有以下有益技术效果：
1、放纤过程中两光纤线圈同时放纤，使每放一圈光纤的螺旋扭矩互相抵消，以保证光纤受力小于20N的抗拉强度，满足放线过程中光功率变化不超过1dB，可承受放纤速度不大于7m/s的速度要求。
2、FCA-1胶固化后呈透明果冻状，质软，有一定粘接性，但放纤时光纤易剥离，而且对涂覆层无任何损伤。
附图说明：
图1光纤线圈绕线方式示意图；
图2单个光纤绕线骨架结构示意图；
图3光纤温度剖面测量系统示意图；
附图标记说明：槽口端1、尾端2、光纤光栅温度传感器3、光纤光栅压力传感器4、下光纤线圈5、上光线线圈6、解调记录仪7。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细描述：
首先进行绕线理论计算：由于入水探头内用来绕制光纤的芯轴直径应不小于所选用光纤的最小弯曲半径，若光纤最小弯曲大于50mm，导致入水探头的外径较大，入水探头重心后移，造成入水探头下降过程中姿态不稳，在水中下降过程中阻力较大，速度较慢。光纤线圈长度在1000m以上，兼顾成本及抗弯曲能力，光纤采用G657单模光纤，最小绕制外径为35mm，整个光纤线圈、探头尺寸满足要求，同时芯轴预留足够空间放置光纤光栅传感器，绕线区长度为80mm,经过计算预计每个线圈各绕14层左右。
参见图1、图2：两个线圈绕制时以同样的转向进行转动，按照图1方式安装光纤线圈，即为反向。为便于放纤，将光纤线圈绕成锥形，单个光纤线圈采用逐层缩短行程的绕线方式，如图2所示，以槽口端1为起始端，绕至尾端2暂停，回程时绕制起始点相对第一层结束点(即槽口端)左移约5mm，以此类推，每个偶数层的起始点相对前一个单数层结束点均向槽口移动5mm左右，待14层光纤绕线结束后，光纤线圈即成锥形。
绕线工艺步骤：先将1000m光纤全部绕在上光纤线圈上6。在绕制光纤时，首先将光纤盘首端光纤从绕线骨架槽口端1穿入骨架内部，预留1m长尾纤固定在绕线骨架内部，绕线骨架两端用专用夹具夹持后固定在绕纤机上进行绕纤，以逐层缩短行程的绕线方式进行绕制，为防止放纤时光纤脱落，前500m每绕一层就涂有宽5mm左右的FCA-1胶带两条，180度对称，并在500m处作记号，后500m不涂胶。
上光纤线圈6绕制完成后，用透明胶带作临时固定，将其从绕线机上取下，并取代绕纤机放线架上的光纤盘，上光纤线圈尾端6向里放置。将下光纤线圈5用专用夹具固定在绕纤机主轴上，与上光纤线圈6同向放置，上光纤线圈6的尾纤先穿过探头尾翼，再穿入绕线骨架槽口端1内部固定，同时将尾翼固定在绕线机上。两个线圈以同样的转向进行转动，绕线方式与上光纤线圈6前500m光纤绕线及固定方式相同，将上光纤线圈的光纤放出500m绕于下光纤线圈5，绕制完成后同样用透明胶作临时固定，而后按照FAC-1胶的固化方式进行热固化。
参见图3：下光纤线圈5连接光纤光栅温度传感器3、光纤光栅压力传感器4，上光线线圈6连接解调记录仪7，构成光纤温度剖面测量系统。用发射器将入水探头及下光纤线圈5发射到水中，反向绕制光纤的方式保证探头入水后，上下光纤线圈同时放线，光纤受力均匀、不打结、不折断，能正常不间断地传输信号，使整个温度剖面仪正常工作，并使测量温度剖面时可以不受测量船航速的限制。
以上对本实用新型的描述不具有限制性，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型权利要求的保护的情况，作出本实用新型的其它结构变形和实施方式，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种用于光纤温度剖面仪的扭力抵消型传输光纤线圈，其特征在于：包括双光纤线圈，光纤线圈由光纤在绕线骨架上饶制而成，光纤在两只绕线骨架上为反向绕制；单个光纤线圈采用逐层缩短行程的绕线方式形成略带锥形的结构形状；在线圈一端留有尾纤出纤槽，光纤从槽中穿入其腔内与光纤光栅压力传感器熔接。
2.根据权利要求1所述的一种用于光纤温度剖面仪的扭力抵消型传输光纤线圈，其特征在于：前500m光纤每绕一层就涂有宽5mm左右的FCA-1胶带两条，180度对称，并在500m处作记号，后500m不涂胶，绕制成的双光线线圈用FAC-1胶进行热固化。
3.根据权利要求1所述的一种用于光纤温度剖面仪的扭力抵消型传输光纤线圈，其特征在于：光纤绕线骨架采用尼龙材料。
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