專(zhuān)利名稱(chēng)：基于直徑漸變式遮擋片的光纖傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光纖傳感器，特別是一種遮擋式光纖傳感器。
背景技術(shù)：
光纖傳感技術(shù)是20世紀(jì)70年代伴隨光通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新 的技術(shù)，經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，已經(jīng)成為一個(gè)成熟的技術(shù)領(lǐng)域，并且在工業(yè)、石油和電力等 行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。光纖傳感器，是以光纖為訊號(hào)載體，對(duì)環(huán)境溫度、濕度、氣體濃度等進(jìn)行 檢測(cè)的器件，具有著超長(zhǎng)距離、低損耗傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。傳統(tǒng)傳感器分為電子式和機(jī)械式兩種。電子式傳感器具有靈敏度高，測(cè)量精度高 等優(yōu)點(diǎn)，但其工作環(huán)境具有一定的局限性，不適合用于電磁環(huán)境、長(zhǎng)期處于高濕度環(huán)境及不 能遠(yuǎn)距離傳輸；機(jī)械式傳感器，對(duì)環(huán)境要求較低，但不適用于密閉環(huán)境或者遠(yuǎn)距離監(jiān)控的場(chǎng) 所，因此現(xiàn)有的傳感器在生產(chǎn)、生活中推廣應(yīng)用時(shí)還仍然存在著一定的局限性。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有傳感器技術(shù)中所存在的諸多缺陷，本實(shí)用新型提供了一種具有穩(wěn)定 性好，運(yùn)行可靠，適用于電磁、密閉、易燃易爆環(huán)境等特點(diǎn)并且可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸和監(jiān)控的 基于直徑漸變式遮擋片的光纖傳感器。本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是一種基于直徑漸變式遮擋片的光纖傳感器，其特殊之處在于包括用于敏感物理 量的轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件、將轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)光信號(hào)的光強(qiáng)度探測(cè)單 元、向光強(qiáng)度探測(cè)單元提供光信號(hào)并接收其輸出光信號(hào)的光發(fā)射接收單元、將光發(fā)射接收 單元接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換單元；所述光強(qiáng)度探測(cè)單元包括與轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件的芯軸同軸固連的直徑漸變式遮擋 片、分別設(shè)置在直徑漸變式遮擋片兩側(cè)相對(duì)位置的全反射鏡和準(zhǔn)直器，所述準(zhǔn)直器通過(guò)光 纖與光發(fā)射接收單元相連；所述準(zhǔn)直器可發(fā)出直徑為A的有效光斑；所述直徑漸變式遮擋片的直徑在轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍內(nèi)沿著圓周方 向均勻減少，減少幅度為A ；所述在光纖傳感器的起始位置時(shí)準(zhǔn)直器的光斑恰好被遮擋片完全擋住。上述光強(qiáng)度探測(cè)單元還包括密封腔體，所述轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件的芯軸穿過(guò)密封腔體 的一端面，所述轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件設(shè)置在密封腔體外側(cè)，所述直徑漸變式遮擋片、全反射鏡、 準(zhǔn)直器設(shè)置在密封腔體內(nèi)側(cè)，所述光纖穿過(guò)密封腔體的另一端。上述光發(fā)射接收單元包括光源、隔離器、光分路器、探測(cè)器、光源檢測(cè)器；所述光源 的輸出端連接隔離器的輸入端；所述光分路器的輸入端分別與隔離器的輸出端以及探測(cè)器 的輸入端相連；所述光分路器的輸出端分別與光源光源檢測(cè)器及準(zhǔn)直器相連。上述轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件為基于盤(pán)狀游絲的敏感元件，所述盤(pán)狀游絲的外端部固定，其內(nèi)端部與芯軸固連。上述盤(pán)狀游絲外面設(shè)置有保護(hù)套；所述保護(hù)套固定在密封腔上。上述轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍為0 180°。上述盤(pán)狀游絲為單面涂有聚酰亞胺膜的彈性銅皮。上述聚酰亞胺膜的厚度是0. 1 0. 2mm。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型盤(pán)狀游絲包括彈性銅皮的基底，而且在其一側(cè)涂有0. 1 0. 2mm左右 的聚酰亞胺膜，這樣在濕度發(fā)生變化時(shí)，緊附在銅皮一側(cè)的聚酰亞胺膜體積發(fā)生變化，使盤(pán) 狀銅皮由于兩側(cè)所受應(yīng)力不同而產(chǎn)生盤(pán)緊或放松的形變，固定最外沿銅皮，盤(pán)心位置的銅 皮就會(huì)帶動(dòng)與其連接在一起的連接芯軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)探測(cè)器測(cè)到光經(jīng)偏心遮擋片遮擋后 的光強(qiáng)，就可以顯示實(shí)時(shí)的濕度值。本實(shí)用新型的相對(duì)穩(wěn)定性高且運(yùn)行可靠，同時(shí)也適用于電磁、密閉、易燃易爆環(huán)境 并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸和監(jiān)控。

圖1為本實(shí)用新型轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件和光強(qiáng)度探測(cè)單元的原理示意圖；圖2為本實(shí)用新型轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件和光強(qiáng)度探測(cè)單元的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖3為本實(shí)用新型光斑遮擋片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的光發(fā)射接收單元的原理示意圖。圖中1-轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件，2-光強(qiáng)度探測(cè)單元，3-光發(fā)射接收單元，4-芯軸， 5-漸變式遮擋片，6-全反射鏡，7-準(zhǔn)直器，8-密封腔體，9-光斑，10-盤(pán)狀游絲，11-保護(hù) 套，12-固定座，13-軸套，14-光源，15-隔離器，16-光分路器，17-光源檢測(cè)器，18-探測(cè)器， 19-光纖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)用新型所涉及的光纖傳感器，包括用于敏感物理量的轉(zhuǎn)動(dòng)式 敏感元件1、將轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件1的轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)光信號(hào)的光強(qiáng)度探測(cè)單元2、向光 強(qiáng)度探測(cè)單元2提供光信號(hào)并接收其輸出光信號(hào)的光發(fā)射接收單元3、為光發(fā)射接收單元3 提供能量并將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換單元；光強(qiáng)度探測(cè)單元2包括與轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件1的芯軸4同軸固連的直徑漸變式遮擋 片5、分別設(shè)置在直徑漸變式遮擋片5兩側(cè)相對(duì)位置的全反射鏡6和準(zhǔn)直器7，所述準(zhǔn)直器7 通過(guò)光纖19與光發(fā)射接收單元3相連；準(zhǔn)直器7可發(fā)出直徑為A的有效光斑9 ；直徑漸變 式遮擋片5的直徑在轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件1的轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍內(nèi)沿著圓周方向均勻減少，減少幅 度為A ；在光纖傳感器的起始位置時(shí)準(zhǔn)直器的光斑9恰好被遮擋片5完全擋住。芯軸4設(shè)置 在腔體8內(nèi)與腔體8同軸，且一端通過(guò)固定座12的中心孔延伸至腔體8外部，在芯軸4延 伸腔體8外的一端上同軸設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件1。當(dāng)光纖傳感器作為濕度傳感器時(shí)，光強(qiáng)度探測(cè)部分還應(yīng)包括密封腔體8，轉(zhuǎn)動(dòng)式敏 感元件1的芯軸4穿過(guò)密封腔體8的一端，轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件1設(shè)置在密封腔體8外側(cè)，直徑 漸變式遮擋片5、全反射鏡6、準(zhǔn)直器7設(shè)置在密封腔體8內(nèi)側(cè)，光纖19穿過(guò)密封腔體8的另一端。此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件1為基于盤(pán)狀游絲10的敏感元件，盤(pán)狀游絲10的外端部固 定，其內(nèi)端部與芯軸4固連。盤(pán)狀游絲10為單面涂有聚酰亞胺膜的彈性銅皮。聚酰亞胺膜 的厚度是0. 1 0. 2mm。盤(pán)狀游絲10外面設(shè)置有保護(hù)套11 ；保護(hù)套11固定在密封腔體8 上。轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件1的轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍為0 180°。腔體8內(nèi)一般設(shè)置有固定座12，固定座12設(shè)置在腔體8前端位于盤(pán)狀游絲10和 偏心遮擋片5之間且在中心處設(shè)有中心孔，固定座12與腔體8連接的一端延伸至腔體內(nèi)并 呈U形彎曲，固定座12與腔體8采用密封連接，這樣確保腔體8內(nèi)的元件不受外界影響，而 在腔體8外的盤(pán)狀游絲10也能夠在被測(cè)環(huán)境中更好地工作。在芯軸4的另一端上垂直設(shè) 置有偏心遮擋片5 ；偏心遮擋片5的中心設(shè)置在芯軸4的軸心上，通過(guò)固定座12與盤(pán)狀游 絲10隔離；這樣，使?jié)u變偏心遮擋片5可以同盤(pán)狀游絲10 —起轉(zhuǎn)動(dòng)。在盤(pán)狀游絲10外面 最好設(shè)置有軸套13，該軸套13同軸設(shè)置在固定座12的外端頭；這樣，盤(pán)狀游絲10在固定 座12的外側(cè)，偏心遮擋片5安裝在固定座12內(nèi)側(cè)，另外在軸套13外面在腔體8的前端還 設(shè)置一個(gè)保護(hù)套11，且與腔體8同軸設(shè)置，這樣就可以起到保護(hù)作用。全反光鏡6與所述偏 心遮擋片5平行設(shè)置在固定座12上；準(zhǔn)直器7與所述全反光鏡6同軸且平行于芯軸4，設(shè) 置在固定座12的U型壁上且與全反光鏡6分居于偏心遮擋片5的兩側(cè)，光訊號(hào)從準(zhǔn)直器7 輸出，再經(jīng)反射后從準(zhǔn)直器7返回。本實(shí)用新型原理本實(shí)用新型所涉及的遮擋式光纖濕度傳感器由于采用涂有聚酰 亞胺膜濕度游絲，盤(pán)狀游絲的基底為彈性銅皮，而且在其一側(cè)涂有0. 1 0. 2mm左右的聚 酰亞胺膜，這樣在濕度發(fā)生變化時(shí)，緊附在銅皮一側(cè)的聚酰亞胺膜體積發(fā)生變化，使盤(pán)狀銅 皮由于兩側(cè)所受應(yīng)力不同而產(chǎn)生盤(pán)緊或放松的形變，固定最外沿銅皮，盤(pán)心位置的銅皮就 會(huì)帶動(dòng)與其連接在一起的連接芯軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)固定在芯軸上的偏心遮擋片一起轉(zhuǎn) 動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)中偏心設(shè)計(jì)會(huì)使遮擋面積發(fā)生變化，參見(jiàn)圖3，由準(zhǔn)直器7發(fā)射出的光線，未經(jīng)遮擋 片5遮擋的部分會(huì)經(jīng)過(guò)全反光鏡6的反射重新回到準(zhǔn)直器7，而被遮擋的光線就會(huì)損失，使 返回光通量發(fā)生變化，不同的濕度，游絲的轉(zhuǎn)角不同，帶動(dòng)偏心遮擋片的遮擋面積不同，使 光經(jīng)偏心遮擋片遮擋后的光強(qiáng)不同，從而使探測(cè)器測(cè)到光強(qiáng)不同，就可以顯示實(shí)時(shí)的濕度 值。 當(dāng)準(zhǔn)直器7有效孔徑為Imm時(shí)，在盤(pán)狀游絲10帶動(dòng)芯軸4轉(zhuǎn)動(dòng)180°范圍內(nèi)，光斑
9遮擋徑向尺寸如下
權(quán)利要求1.一種基于直徑漸變式遮擋片的光纖傳感器，其特征在于包括用于敏感物理量的轉(zhuǎn) 動(dòng)式敏感元件、將轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)光信號(hào)的光強(qiáng)度探測(cè)單元、向光 強(qiáng)度探測(cè)單元提供光信號(hào)并接收其輸出光信號(hào)的光發(fā)射接收單元、將光發(fā)射接收單元接收 的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換單元；所述光強(qiáng)度探測(cè)單元包括與轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件的芯軸同軸固連的直徑漸變式遮擋片、分 別設(shè)置在直徑漸變式遮擋片兩側(cè)相對(duì)位置的全反射鏡和準(zhǔn)直器，所述準(zhǔn)直器通過(guò)光纖與光 發(fā)射接收單元相連；所述準(zhǔn)直器可發(fā)出直徑為A的光斑；所述直徑漸變式遮擋片的直徑在轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍內(nèi)沿著圓周方向均 勻減少，減少幅度為A ；所述在光纖傳感器的起始位置時(shí)準(zhǔn)直器的光斑恰好被遮擋片完全擋住。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直徑漸變式遮擋片的光纖傳感器，其特征在于所述光 強(qiáng)度探測(cè)單元還包括密封腔體，所述轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件的芯軸穿過(guò)密封腔體的一端面，所述 轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件設(shè)置在密封腔體外側(cè)，所述直徑漸變式遮擋片、全反射鏡、準(zhǔn)直器設(shè)置在密 封腔體內(nèi)側(cè)，所述光纖穿過(guò)密封腔體的另一端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于直徑漸變式遮擋片的光纖傳感器，其特征在于所 述光發(fā)射接收單元包括光源、隔離器、光分路器、探測(cè)器、光源檢測(cè)器；所述光源的輸出端連 接隔離器的輸入端；所述光分路器的輸入端分別與隔離器的輸出端以及探測(cè)器的輸入端相 連；所述光分路器的輸出端分別與光源光源檢測(cè)器及準(zhǔn)直器相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于直徑漸變式遮擋片的光纖傳感器，其特征在于所述轉(zhuǎn) 動(dòng)式敏感元件為基于盤(pán)狀游絲的敏感元件，所述盤(pán)狀游絲的外端部固定，其內(nèi)端部與芯軸 固連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于直徑漸變式遮擋片的光纖傳感器，其特征在于所述盤(pán) 狀游絲外面設(shè)置有保護(hù)套；所述保護(hù)套固定在密封腔上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于直徑漸變式遮擋片的光纖傳感器，其特征在于所述轉(zhuǎn) 動(dòng)式敏感元件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍為0 180°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于直徑漸變式遮擋片的光纖傳感器，其特征在于所述盤(pán) 狀游絲為單面涂有聚酰亞胺膜的彈性銅皮。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于直徑漸變式遮擋片的光纖傳感器，其特征在于所述聚 酰亞胺膜的厚度是0. 1 0. 2mm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型所涉及的是一種基于直徑漸變式遮擋片的光纖傳感器，包括用于敏感物理量的轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件、將轉(zhuǎn)動(dòng)式敏感元件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)光信號(hào)的光強(qiáng)度探測(cè)單元、向光強(qiáng)度探測(cè)單元提供光信號(hào)并接收其輸出光信號(hào)的光發(fā)射接收單元、將光發(fā)射接收單元接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換單元；本實(shí)用新型利用盤(pán)狀游絲帶動(dòng)與其連接在一起的連接芯軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)探測(cè)器測(cè)到光經(jīng)偏心遮擋片遮擋后的光強(qiáng)，可以顯示實(shí)時(shí)的濕度值，且相對(duì)穩(wěn)定性高、運(yùn)行可靠，同時(shí)也適用于電磁、密閉、易燃易爆環(huán)境并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸和監(jiān)控。
文檔編號(hào)G01D5/26GK201780115SQ201020223510
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月12日
發(fā)明者劉釗, 姚勝利, 孫博, 張紅菊, 李寶奇, 李小紅, 楊向輝, 米磊, 賀正權(quán), 趙燕, 韓笑路 申請(qǐng)人:飛秒光電科技(西安)有限公司