CN204065206U - 一种光纤敏感环 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光纤敏感环，包括底座和盖，所述敏感环由所述底座通过其上设置的向上凸起的圆环体形绕线盘和所述盖上向下凸起的圆柱体形限位圈与所述盖连接而成，所述底座上设有螺孔和固定孔，所述盖上设置有螺纹孔、固定孔和光纤引出口。这种光纤敏感环构简单，易于加工，拆装方便，可靠性高。

Description

一种光纤敏感环

技术领域：

本实用新型涉及一种光纤敏感环，具体讲涉及一种用于全光纤电流互感器的敏感环。

背景技术：

光纤传感领域所用的光纤敏感环都是采取将光纤以一定方式缠绕在一环状底座上的结构。进行光纤环绕制过程中，不论是采用四极对称绕法，还是其他螺旋方式绕环，正常绕制光纤与最终光纤末端之间总会存在相互挤压的情况，致使正常绕制的光纤在光纤末端位置不能与光纤环底座内表面紧密结合，存在一定缝隙，该缝隙的存在破坏了光纤环环所绕制光纤的整齐性、对称性，对光纤敏感环的温度和振动性能存在不利影响。

另外，固定光纤线圈的光纤敏感环底座结构多是“工”字形结构，上下两边及中间的底座结构会对光纤线圈产生约束，在振动条件与温度变化时，会对线圈产生挤压现象，导致光纤线圈内部产生应力；有些底座结构采用去上沿的单边接触形式，虽然减小了热应力，却又产生了接触侧与非接触侧的热流密度差异，导致温度场分布不均匀，从而产生误差。

最后，由于光纤的圆形截面，在绕制多层光纤敏感环的过程中经常会发生“凹陷”现象，即上层光纤某段陷入下层光纤缝隙中。这种现象破坏了对称段光纤的环境一致性，大大削弱了各种对称绕法带来的好处。此外，“凹陷”的发生还会引起局部应力突变，与环境因素结合进一步恶化敏感环的环境适应性。现有解决该问题的方法为在绕制每层光纤后涂胶固化，但因工作效率低下而无法得到广泛应用。

实用新型内容：

为了克服现有技术中所存在的上述不足，本实用新型提供一种光纤敏感环。

本实用新型提供的技术方案是：一种光纤敏感环，包括底座和盖，其改进之处在于：所述敏感环由所述底座通过其上设置的向上凸起的圆环体形绕线盘和所述盖上向下凸起的圆柱体形限位圈与所述盖连接而成，所述底座上设有螺孔和固定孔，所述盖上设置有螺纹孔、固定孔和光纤引出口。

优选的，所述底座上设置有圆形开口，所述圆形开口的直径所在的直线将所述底座分为方形部分和半圆形部分，所述圆形开口的圆心与所述半圆形部分的圆心重合，所述半圆形部分的直径等于所述方形部分的边长。

优选的，所述盖包括盖板和设于所述盖板边缘同侧垂直于所述盖板且高度等于所述绕线盘高度的侧板，所述光纤引出口设于所述侧板上，所述限位圈和所述螺纹孔垂直设于所述侧板之间的所述盖板上，所述限位圈的高度小于所述绕线盘的高度，所述限位圈的直径略小于所述绕线盘的内径。

优选的，所述盖的形状和大小分别与所述底座的形状和大小对应相同，螺丝通过所述底座上的螺孔和所述盖上的螺纹孔将所述盖与所述底座固定。

优选的，所述绕线盘的外壁设有螺旋状凹槽。

优选的，所述绕线盘的端部设有外径大于所述绕线盘外径且内径等于所述绕线盘内径的圆环形定位圈。

进一步，所述定位圈的上端面与所述底座平行；所述定位圈的下端面与所述底座之间的夹角大于0°且小于1°。

优选的，所述底座与所述盖之间填充有半固态胶。

与最接近的技术方案相比，本实用新型具有如下显著进步：

1、本实用新型可以直接在光纤敏感环的绕线盘上面实现光纤绕制，无需特殊设计，结构简单，可操作性强，可手工绕制，也可采用自动化机械绕制，并且具有温度稳定性好、可靠性高的特点。

2、在圆环体形绕线盘外壁加工出螺旋状的凹槽，将光纤沿着该螺旋路径绕制，从而减小为使光纤不致松动施加的压紧光纤的力，可使得光纤上的受力更加均匀；

3、在圆环体形绕线盘端部的定位圈下端加工出倾斜的斜面，斜面与底座的夹角小于1°，减小了“工”字形结构上下两边对光纤线圈产生约束引起的挤压而导致内部产生应力，减少了施加在光纤上受到的多余的力，另一方面，由于每层的匝数相等，其互易性更好，减小了非互易性对光纤环圈温度性能的影响。

4、将光纤绕制在绕线盘上，盖板在底座上后在光纤周围的底座和盖板之间存在空的间隙，在该间隙部位填充热膨胀系数小的流体或半固态胶，可减小外部环境变化和振动对敏感环的影响。

5、绕线盘和底座采用热膨胀系数小的非金属底座，如聚酰亚胺(PI)材质，可最大限度减小绕线盘和底座的膨胀和收缩对光纤造成的应力影响。

附图说明：

图1为光纤敏感环的爆炸图；

图2为光纤敏感环的纵剖面示意图；

图3为光纤敏感环的盖的仰视图；

图4为底座的主视图；

其中1-底座，2-盖板；3-光纤，4-通孔，5-光纤引出口，6-限位圈，7-侧板，8-螺孔，9-定位圈；10-绕线盘，11-螺纹孔，101-斜面，102-螺旋状凹槽。

具体实施方式：

为了更好地理解本实用新型，下面结合说明书附图和实例对本实用新型的内容做进一步地说明。

本实用新型提供的光纤敏感环的爆炸图如图1所示：

光纤敏感环由缠绕光纤的底座和覆盖其上的盖两部分组成。

底座1上设置有一体成型的圆环体形绕线盘10，底座1的一侧呈方形，另一侧呈半圆形，底座1上有圆形开口，圆形开口和绕线盘10的内环面相重合，绕线盘10的内壁呈阶梯状，其下方与底座1连接部位的内径小于其上方的内径；

盖由盖板2和侧板7组成，盖板上开有与绕线盘10大小和位置对应的圆柱形限位圈6，限位圈6的直径略小于绕线盘10上方的内径，限位圈6的高度等于绕线盘10上方的内径较大的一段的高度；安装时，限位圈6伸入绕线盘10内部；

底座1四周分别设置有四个螺孔8，盖板2的底部设置有与螺孔8位置和大小分别对应的带内螺纹的螺纹孔11如图3所示，底座和盖可以用螺钉或卡扣紧固。

光纤敏感环上有一对固定孔4，便于将其固定在其他组件或壳体上。盖的侧板7下端，留有光纤引出口5，绕制后的光纤3末端从光纤引出口5引出。

底座所用材质可以是金属的，也可以是非金属的。目前光纤敏感环普遍采用的是金属底座，由于金属的热膨胀系数和光纤的差距较大，所以在温度变化较大的时候，底座的膨胀和收缩会对光纤造成应力影响，从而影响到质量，因此，本实用新型的底座选用膨胀系数小的非金属底座，如聚酰亚胺(PI)材质。

如图2所示：光纤3绕制在底座1的圆环体形绕线盘10上，盖盖在底座上后在光纤3周围的底座1与盖板2之间存在空的间隙，在该间隙部位填充热膨胀系数小的流体或半固态胶，减小外部环境变化和振动对敏感环的影响。

如图4所示：底座和绕线盘整体的主视图为“工”字形结构，光纤3以螺旋方式缠绕在该“工”字形结构的竖直绕线盘10上，可以根据需求绕制N(N≥1)层；该“工”字形结构上下两边限制光纤3使其不会偏移或凹陷，且上下两边的距离根据需要经过计算得出，使得每层绕制的光纤3匝数相同。

本实用新型的实施例一适合绕制单层光纤3，如图4中102所示：在圆环体形绕线盘10的外壁可加工出螺旋状的凹槽，将光纤3沿着该螺旋路径绕制，从而减小为使光纤3不致松动施加的压紧光纤3的力，使得光纤3上的受力更加均匀。

本实用新型的实施例二适合绕制多层光纤3，如图4中101所示：为减小“工”字形结构的上下两边对光纤线圈产生约束引起的挤压而导致内部产生应力，可将绕线盘10端部的定位圈9的下端面加工出带有斜度的面101，以便于将螺旋状缠绕的光纤3从上下方向限制住，该斜面101的倾斜角度与光纤3外径和光纤线圈的螺旋节距有关，并与螺旋状的光纤线圈很好的匹配，一般倾斜角度小于1°；光纤3一层层叠加，适合自动化机械绕制，环境适应性强。

以上仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均在申请待批的本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种光纤敏感环，包括底座和盖，其特征在于：所述敏感环由所述底座通过其上设置的向上凸起的圆环体形绕线盘和所述盖上向下凸起的圆柱体形限位圈与所述盖连接而成，所述底座上设有螺孔和固定孔，所述盖上设置有螺纹孔、固定孔和光纤引出口。

2.如权利要求1所述的一种光纤敏感环，其特征在于：

所述底座上设置有圆形开口，所述圆形开口的直径所在的直线将所述底座分为方形部分和半圆形部分，所述圆形开口的圆心与所述半圆形部分的圆心重合，所述半圆形部分的直径等于所述方形部分的边长。

3.如权利要求1所述的一种光纤敏感环，其特征在于：

所述盖包括盖板和设于所述盖板边缘同侧垂直于所述盖板且高度等于所述绕线盘高度的侧板，所述光纤引出口设于所述侧板上，所述限位圈和所述螺纹孔垂直设于所述侧板之间的所述盖板上，所述限位圈的高度小于所述绕线盘的高度，所述限位圈的直径略小于所述绕线盘的内径。

4.如权利要求1所述的一种光纤敏感环，其特征在于：

所述盖的形状和大小分别与所述底座的形状和大小对应相同，所述限位圈伸入所述绕线盘内部，螺丝通过所述底座上的螺孔和所述盖上的螺纹孔将所述盖与所述底座固定。

5.如权利要求1所述的一种光纤敏感环，其特征在于：

所述绕线盘的外壁设有螺旋状凹槽。

6.如权利要求1所述的一种光纤敏感环，其特征在于：

所述绕线盘的端部设有外径大于所述绕线盘外径且内径等于所述绕线盘内径的圆环形定位圈。

7.如权利要求4所述的一种光纤敏感环，其特征在于：

所述定位圈的上端面与所述底座平行；所述定位圈的下端面与所述底座之间的夹角大于0°且小于1°。

8.如权利要求1所述的一种光纤敏感环，其特征在于：

所述底座与所述盖之间填充有半固态胶。