CN220568656U - 一种半圆形光纤传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种半圆形光纤传感器，包括从内向外依次为芯层、包层和涂覆层的单模光纤，单模光纤的一端为输入端并与光源连接，单模光纤的另一端为信号输出端，将单模光纤中部的涂覆层拨离并形成传感段，使传感段弯曲形成半圆形的传感探头，传感探头内圈部分的包层和芯层呈压缩状态，传感探头外圈部分的包层和芯层呈拉伸状态；在单模光纤的中部靠近传感探头的位置固设有用于保持传感探头形态的支架。单模光纤的芯层和包层经过弯曲后形成半圆形的传感探头，更利于对测量物理量进行解调，并通过支架保持传感探头的形态，从而保证传感探头的测量精度；本实用新型具有结构简单、成本低、稳定性强等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤传感器，具体涉及一种半圆形光纤传感器。
背景技术
光纤传感作为一种新兴技术，它具有体积小、灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、可测参量多等优点；授权公告号 CN209231213U基于马赫-曾德干涉原理的水滴形光纤湿度传感系统，基于马赫-曾德干涉原理并利用模间干涉原理进行传感测量，为了监测AZIBs二次电池的原位pH值的演变，故可将光纤传感技术应用到AZIBs管理装置系统中，但是，光纤较脆，在电池内封装时，光纤传感结构易遭到挤压变形，从而影响测量精度。
实用新型内容
针对现有技术中的问题，本实用新型提供一种半圆形光纤传感器，目的在于提高光纤传感结构的稳定性。
一种半圆形光纤传感器，包括从内向外依次为芯层、包层和涂覆层的单模光纤，单模光纤的一端为输入端并与光源连接，单模光纤的另一端为信号输出端，将单模光纤中部的涂覆层拨离并形成传感段，使传感段弯曲形成半圆形的传感探头，传感探头内圈部分的包层和芯层呈压缩状态，传感探头外圈部分的包层和芯层呈拉伸状态；在单模光纤的中部靠近传感探头的位置固设有用于保持传感探头形态的支架。
进一步为：芯层的直径为8.2±0.7µm，包层的直径为125±0.7µm，传感探头的半径为3.5 ±0.5mm。
进一步为：支架的两端均卡接在单模光纤的涂覆层上且分别靠近传感探头的两端。便于支架对传感探头的传感结构进行支撑，从而有效防止传感探头的传感结构变形。
进一步为：支架包括条形基板，在条形基板的两端均一体化设置有卡槽，卡槽与单模光纤过盈配合。
进一步为：位于条形基板两端的卡槽均位于条形基板的同一侧且相向设置。
进一步为：位于条形基板两端的卡槽均位于条形基板的同一侧且朝向远离条形基板的方向。
进一步为：支架为玻璃材质或者为塑料材质。
本实用新型的有益效果：单模光纤的芯层和包层经过弯曲后形成半圆形的传感探头，更利于对测量物理量进行解调，并通过支架保持传感探头的形态，从而保证传感探头的测量精度；本实用新型具有结构简单、成本低、稳定性强等优点。
附图说明
图1为本实用新型的第一实施例结构示意图；
图2为本实用新型中第一种支架的结构示意图；
图3为本实用新型的第二实施例结构示意图；
图4为本实用新型中第二种支架的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做详细说明。下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。本实用新型实施例中的左、中、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
第一实施例：
一种半圆形光纤传感器，如图1所示，包括从内向外依次为芯层12、包层11和涂覆层13的单模光纤1，单模光纤1的一端为输入端并与光源连接，单模光纤1的另一端为信号输出端，将单模光纤1中部的涂覆层13拨离并形成传感段，使传感段弯曲形成半圆形的传感探头，传感探头内圈部分的包层11和芯层12呈压缩状态，传感探头外圈部分的包层11和芯层12呈拉伸状态，传感探头使光分成两部分，第一部分是在芯层12中传播的基模模式，第二部分是在包层11中不受芯层12限制而泄漏到包层11中的部分并激发高阶包层模式，基模模式与高阶包层模式的不同光路形成光程差，形成干涉；当光通过传感探头时，使高阶包层模式与基模模式重新耦合，并使高阶包层模式与基模模式相互干扰并保持在最优干涉模式，将该传感探头封装在AZIBs二次电池内，当AZIBs二次电池内PH值变化时，导致高阶包层模式与基模模式之间有效折射率差的变化，并使单模光纤1中传输光谱的波长偏移，根据波长偏移量的实时监测AZIBs二次电池内部的PH值；在单模光纤1的中部靠近传感探头的位置固设有用于保持传感探头形态的支架2，支架2为玻璃材质或者为塑料材质；芯层12的直径为8.2±0.7µm，包层11的直径为125±0.7µm，芯层12和包层11的有效折射率分别为1.451 和1.4447，传感探头的半径为3.5 ±0.5mm，传感探头的半径与选择的光纤类型相关，不同的包层11直径和芯层12直径，进行弯曲时，形成最优干涉模式时的半径不同，传感探头的半径需要仿真和实验验证后得出；当入射波为1550 nm时，从传感探头的半径分别为5mm、4.5mm、4mm、3.5 mm、3mm和2.5 mm的弯曲光纤表面电场模式的仿真结果来看，随着弯曲半径的减小，芯层12在完美匹配层中的基模能量逐渐泄漏到包层11中，形成泄漏模(包层模)，激发泄漏模与芯模之间的相互作用，当传感探头的半径为3.5 mm时，包层模和芯模相互干涉最优，随着半径的进一步减小，越来越多的功率向径向辐射，甚至会引起光纤能量的大衰减，导致干扰减弱；
其中，结合图2所示，支架2的两端均卡接在单模光纤1的涂覆层13上且分别靠近传感探头的两端，便于支架2对传感探头的传感结构进行支撑，从而有效防止传感探头的传感结构变形。支架2包括条形基板21，在条形基板21的两端均一体化设置有卡槽22，卡槽22与单模光纤1过盈配合，由于支架2需做的很小，简单的支架2结构，更便于支架2的生产加工。位于条形基板21两端的卡槽22均位于条形基板21的同一侧且相向设置，即两个卡槽22的槽口相对。
生产时，在单模光纤1中部将相应的涂覆层13剥离并得到传感段，将靠近传感段一端的涂覆层13卡接在支架2一端的卡槽22内，然后将靠近传感段另一端的涂覆层13卡接在支架2另一端的卡槽22内，从而使传感段形成半圆形的传感结构，即传感探头，然后将传感器探头封装在AZIBs二次电池内。
第二实施例：
结合图3和图4所示，其它技术特征在与第一实施例相同的情况下，位于条形基板21两端的卡槽22均位于条形基板21的同一侧且朝向远离条形基板21的方向。为便于向卡槽22内卡入单模光纤1，在卡槽22的槽口处一体化设置有导向凸缘23，导向凸缘23沿卡槽22的槽口边沿设置并与之重合。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种半圆形光纤传感器，其特征在于：包括从内向外依次为芯层、包层和涂覆层的单模光纤，单模光纤的一端为输入端并与光源连接，单模光纤的另一端为信号输出端，将单模光纤中部的涂覆层拨离并形成传感段，使传感段弯曲形成半圆形的传感探头，传感探头内圈部分的包层和芯层呈压缩状态，传感探头外圈部分的包层和芯层呈拉伸状态；在单模光纤的中部靠近传感探头的位置固设有用于保持传感探头形态的支架。
2.根据权利要求1所述的半圆形光纤传感器，其特征在于：芯层的直径为8.2±0.7µm，包层的直径为125±0.7µm，传感探头的半径为3.5 ±0.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的半圆形光纤传感器，其特征在于：支架的两端均卡接在单模光纤的涂覆层上且分别靠近传感探头的两端。
4.根据权利要求3所述的半圆形光纤传感器，其特征在于：支架包括条形基板，在条形基板的两端均一体化设置有卡槽，卡槽与单模光纤过盈配合。
5.根据权利要求4所述的半圆形光纤传感器，其特征在于：位于条形基板两端的卡槽均位于条形基板的同一侧且相向设置。
6.根据权利要求4所述的半圆形光纤传感器，其特征在于：位于条形基板两端的卡槽均位于条形基板的同一侧且朝向远离条形基板的方向。
7.根据权利要求1所述的半圆形光纤传感器，其特征在于：支架为玻璃材质或者为塑料材质。
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