專利名稱：具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種光纖傳感裝置，特別是涉及ー種具有備份光纖的微彎型光纖傳感裝置。
背景技術(shù)：
光纖微彎傳感器是ー種光強(qiáng)度調(diào)制的傳感器，具有成本低、靈敏度高、具有一定的環(huán)境抗干擾能力的特點(diǎn)，其實(shí)現(xiàn)方案是基于光纖的彎曲或微彎損耗來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)改變光纖的彎曲程度，從而導(dǎo)致輸出光功率的變化。光功率損耗的原理是當(dāng)光纖受到彎曲擾動(dòng)的時(shí)候，將會(huì)產(chǎn)生彎曲損耗，主要是微彎損耗和宏彎損耗。兩者彎曲損耗均是由于光纖彎曲時(shí)導(dǎo)致纖芯中的部分導(dǎo)模耦合至包層引起的，兩者損耗可以根據(jù)Marcuse的理論公式計(jì)算彎曲損耗大小，其公式如下 光功率損耗的原理是當(dāng)光纖受到彎曲擾動(dòng)的時(shí)候，將會(huì)產(chǎn)生彎曲損耗，主要是微彎損耗和宏彎損耗。兩者彎曲損耗均是由于光纖彎曲時(shí)導(dǎo)致纖芯中的部分導(dǎo)模耦合至包層引起的，兩者損耗可以根據(jù)Marcuse的理論公式計(jì)算彎曲損耗大小，其公式如下Pout = Pin exp (- y S)其中，Potjt和Pm分別為輸出和輸入光功率，Y是彎曲損耗系數(shù)，S為彎曲弧長(zhǎng)?？梢钥闯龉饫w的彎曲損耗系數(shù)Y越大，即光纖彎曲半徑越小，則損耗越大，但彎曲半徑過(guò)小會(huì)導(dǎo)致光纖壽命大幅度減少，影響傳感器的使用壽命，所以實(shí)際應(yīng)用中光纖的彎曲半徑是受限制的；另一方面，在相同的彎曲損耗系數(shù)Y下，若増加彎曲弧長(zhǎng)S，則可增大衰減，可以通過(guò)大幅度增加彎曲弧長(zhǎng)S，達(dá)到大幅度提高光纖傳感器的動(dòng)態(tài)范圍和精度的目的。微彎型光纖傳感器測(cè)試距離變化的分辨率甚至可以達(dá)到0. I納米的級(jí)別上，并且在較低成本下就可以完成，所以光纖微彎傳感器是ー種非常具有大規(guī)模應(yīng)用潛力的光纖傳感器類型之一。作為傳感裝置，可靠性是最重要的性能之一，微彎型光纖傳感器也不能例外，隨著微彎型光纖傳感器中處于彎曲狀態(tài)光纖長(zhǎng)度的增加，光纖傳感器靈敏度雖然也在增加，但同時(shí)光纖斷裂的幾率也増大了，如何大幅度延長(zhǎng)光纖的使用壽命目前仍是ー個(gè)未解決的難題，而采用適當(dāng)結(jié)構(gòu)的備用光纖是ー種更容易實(shí)現(xiàn)的解決辦法。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供ー種具有備份光纖的微彎型光纖傳感裝置。該微彎型光纖傳感裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、加工制作方便、成本低且使用方式靈活、壽命長(zhǎng)、靈敏度高，具有推廣價(jià)值。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在干包括鋸齒支架和布設(shè)在鋸齒支架相對(duì)兩側(cè)的多個(gè)A側(cè)變形齒和多個(gè)B側(cè)變形齒，至少有兩個(gè)或兩個(gè)以上信號(hào)光纖并排夾持于A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒之間，A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒對(duì)應(yīng)布設(shè)在所述信號(hào)光纖兩側(cè)，所述信號(hào)光纖至少一端連接有一NXM多通道光纖連接器，所述NXM多通道光纖連接器的N端連接有測(cè)試單元，所述測(cè)試單元連接有處理單元，所述NXM多通道光纖連接器的M端與信號(hào)光纖連接，所述NXM多通道光纖連接器N端的端口數(shù)量是I至2個(gè)，M端的端口數(shù)量是至少為2個(gè)。上述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在干所述NXM多通道光纖連接器是NXM光纖耦合器或NXM光開(kāi)關(guān)。上述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在干所述NXM光纖耦合器是I XM光纖稱合器或2 XM光纖稱合器。上述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在于所說(shuō)的N XM光開(kāi)關(guān)是I XM光開(kāi)關(guān)或2 XM光開(kāi)關(guān)。上述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在干所述信號(hào)光纖的至少一端安裝有光反射裝置。上述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在于每個(gè)信號(hào)光纖上且位于鋸齒支架兩側(cè)均安裝有光反射裝置。上述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在干所述信號(hào)光纖的兩端均安裝有NXM光纖耦合器。上述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在干所述信號(hào)光纖的ー端安裝有NXM光纖耦合器，所述信號(hào)光纖的另一端安裝有受處理單元控制的NXM光開(kāi)關(guān)。上述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在于所述鋸齒支架為曲線形殼體、彈簧或鋸齒板。上述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在于所述光反射裝置為光反射鏡、光纖光柵或包含光反射氣泡的光纖。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)I、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工制作簡(jiǎn)便、投入成本低且使用方式靈活、靈敏度高。2、米用所述的信號(hào)光纖的兩端均安置有I XM光纖稱合器方案時(shí),在ー個(gè)信號(hào)光纖斷裂后，則有M分之一的光信號(hào)不能被測(cè)試單元探測(cè)到，通過(guò)處理単元判斷有信號(hào)光纖斷纖后給出報(bào)警信號(hào)通知操作人員，只需經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的校準(zhǔn)就可以繼續(xù)使用。3、當(dāng)測(cè)試單元是由光源和光功率計(jì)組成時(shí)，光源通過(guò)IXM光纖耦合器連接信號(hào)光纖，信號(hào)光纖另一端通過(guò)安置的I XM光開(kāi)關(guān)與光功率計(jì)連接，I XM光開(kāi)關(guān)依次連接每個(gè)信號(hào)光纖，光功率計(jì)將每個(gè)信號(hào)光纖的數(shù)據(jù)匯總處理(如取平均值)得到光纖傳感裝置的傳感結(jié)果，若系統(tǒng)判斷ー個(gè)信號(hào)光纖斷裂后，控制IXM光開(kāi)關(guān)跳過(guò)已斷裂的信號(hào)光纖與其他信號(hào)光纖依次連接，光功率計(jì)將其他信號(hào)光纖的數(shù)據(jù)匯總處理(如取平均值)得到光纖傳感裝置的傳感結(jié)果。4、當(dāng)測(cè)試單元是由光時(shí)域反射計(jì)構(gòu)成的，傳感裝置有IXM光纖耦合器于信號(hào)光纖連接構(gòu)成，所述的每個(gè)信號(hào)光纖在鋸齒支架兩側(cè)均安置有光反射裝置，且每個(gè)光反射裝置的位置有差異，通過(guò)采用光時(shí)域反射計(jì)的測(cè)試單元可以分辨每個(gè)光反射裝置，通過(guò)確定每個(gè)信號(hào)光纖上的兩個(gè)光反射裝置的反射光的功率之差就可以確定每個(gè)信號(hào)光纖的衰減，將所有的傳感裝置的各個(gè)信號(hào)光纖的衰減平均即得到傳感結(jié)果，當(dāng)有ー個(gè)信號(hào)光纖斷裂后，通過(guò)光時(shí)域反射計(jì)可以確定斷裂的光纖，在計(jì)算本裝置的傳感結(jié)果時(shí)不考慮斷裂信號(hào)光纖的數(shù)據(jù)。[0025]5、若無(wú)備份光纖，則微彎光纖傳感裝置在光纖斷裂后就喪失了傳感功能，只能通過(guò)更換傳感裝置來(lái)維修，而在無(wú)維修條件如野外條件下就導(dǎo)致設(shè)備的癱瘓而無(wú)法繼續(xù)エ作，但如有備用光纖，則根據(jù)方案的不同系統(tǒng)自動(dòng)完成備份光纖的轉(zhuǎn)換或經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的校準(zhǔn)就可以繼續(xù)使用，大大提高了設(shè)備的可維護(hù)性，以及提高了光纖傳感裝置的可靠性。綜上所述，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、加工制作方便、成本低且使用方式靈活、靈敏度高、使用效果好，具有良好的抗電磁干擾能力，具有推廣價(jià)值。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)ー步的詳細(xì)描述。

圖I為本發(fā)明第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I中A-A的斷面圖。圖3為本發(fā)明第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明第三種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明第四種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為圖5中曲線形殼體的橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明第五種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為圖5中A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒與彈簧的連接關(guān)系示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明I-光纜；2-光纖耦合器；3-A側(cè)變形齒；4-B側(cè)變形齒；5-測(cè)試單兀；6-信號(hào)光纖；7_處理單兀；8_光開(kāi)關(guān)； 9_鋸齒板；10-光反射裝置；11_曲線形殼體；12-彈簧。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I如圖I、圖2所示的ー種具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，包括鋸齒支架和布設(shè)在鋸齒支架相對(duì)兩側(cè)的多個(gè)A側(cè)變形齒3和多個(gè)B側(cè)變形齒4，至少有兩個(gè)或兩個(gè)以上信號(hào)光纖6并排夾持于A側(cè)變形齒3和B側(cè)變形齒4之間，A側(cè)變形齒3和B側(cè)變形齒4對(duì)應(yīng)布設(shè)在所述信號(hào)光纖6兩側(cè)，所述信號(hào)光纖6至少一端連接有一 NXM多通道光纖連接器，所述NXM多通道光纖連接器的N端連接有測(cè)試單元5，所述測(cè)試単元5連接有處理單元7，所述NXM多通道光纖連接器的M端與信號(hào)光纖6連接，所述NXM多通道光纖連接器N端的端口數(shù)量是I至2個(gè)，M端的端口數(shù)量是至少為2個(gè)。本實(shí)施例中,鋸齒支架是由兩塊變形齒互相對(duì)應(yīng)的鋸齒板9構(gòu)成,信號(hào)光纖6的兩端分別通過(guò)光纜I與I XM光纖耦合器2連接，兩個(gè)I XM光纖耦合器2分別通過(guò)一個(gè)光纜I與測(cè)試單元5連接。當(dāng)本裝置的ー個(gè)信號(hào)光纖6突然斷裂吋，測(cè)試單元5通過(guò)確定測(cè)得的信號(hào)變化速率超過(guò)預(yù)先設(shè)定的速率則可確定有信號(hào)光纖6斷裂而導(dǎo)致該路光信號(hào)的缺少，處理單元5可以通過(guò)報(bào)警等方式告知并通過(guò)操作人員的校準(zhǔn)而使該裝置恢復(fù)使用。當(dāng)然，兩個(gè)I XM光纖耦合器2也可以由ー個(gè)2 XM光纖耦合器構(gòu)成。優(yōu)選的，測(cè)試單元5是由光源和光功率計(jì)組成。[0046]實(shí)施例2如圖3所示，本實(shí)施例中，與實(shí)施例I不同的是測(cè)試單元5通過(guò)I XM光纖耦合器2連接信號(hào)光纖6，信號(hào)光纖6另一端通過(guò)安裝的I XM光開(kāi)關(guān)8與測(cè)試單元5連接，I XM光開(kāi)關(guān)8依次連接每個(gè)信號(hào)光纖6，測(cè)試單元5將每個(gè)信號(hào)光纖6的數(shù)據(jù)匯總處理(如取平均值)得到光纖傳感裝置的傳感結(jié)果，若測(cè)試單元5監(jiān)測(cè)到其中一路的信號(hào)光纖6的衰減遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他路信號(hào)光纖并將該信號(hào)傳遞給出了単元7，處理單元7判斷ー個(gè)信號(hào)光纖斷裂后，控制I XM光開(kāi)關(guān)8跳過(guò)已斷裂的信號(hào)光纖6與其他信號(hào)光纖6依次連接，測(cè)試單元5將其他信號(hào)光纖6的數(shù)據(jù)匯總處理(如取平均值)得到光纖傳感裝置的傳感結(jié)果?？梢钥闯?，即使有信號(hào)光纖6斷裂，也不會(huì)影響到該傳感裝置的使用，從而達(dá)到了熱備份的目的。實(shí)施例3如圖4所示，本實(shí)施例中，與實(shí)施例I不同的是該裝置只使用了一個(gè)光纖耦合器 2，并在每個(gè)信號(hào)光纖6上分別布設(shè)了兩個(gè)光反射裝置10，且優(yōu)選的是每個(gè)光反射裝置10的位置有差異，以及測(cè)試單元5采用光時(shí)域反射計(jì)，通過(guò)采用光時(shí)域反射計(jì)的測(cè)試單元5可以分辨每個(gè)光反射裝置10，通過(guò)確定每個(gè)信號(hào)光纖6上的兩個(gè)光反射裝置10的反射光的功率之差就可以確定每個(gè)信號(hào)光纖6的衰減，將所有的傳感裝置包含的各個(gè)信號(hào)光纖6的衰減平均即得到傳感結(jié)果，當(dāng)有ー個(gè)信號(hào)光纖6斷裂后，通過(guò)測(cè)試単元5可以確定斷裂的信號(hào)光纖6，在計(jì)算本裝置的傳感結(jié)果時(shí)不考慮斷裂信號(hào)光纖6的數(shù)據(jù)，從而做到不影響光纖傳感裝置的使用。優(yōu)選的做法是，所述的光反射裝置10可以是光反射鏡、光纖光柵或包含光反射氣泡的光纖中的任何ー個(gè)。實(shí)施例4如圖5、圖6所示，本實(shí)施例中，與實(shí)施例I不同的是鋸齒支架是由曲線形殼體11構(gòu)成，多個(gè)A側(cè)變形齒3和多個(gè)B側(cè)變形齒4對(duì)應(yīng)布設(shè)在曲線形殼體11的內(nèi)壁上，在A側(cè)變形齒3和B側(cè)變形齒4夾持這兩個(gè)及兩個(gè)以上的信號(hào)光纖6。本實(shí)施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實(shí)施例I相同。實(shí)施例5如圖7、圖8所示，本實(shí)施例中，與實(shí)施例I不同的是所述鋸齒支架為彈簧12，A側(cè)變形齒3和B側(cè)變形齒4對(duì)應(yīng)布設(shè)在彈簧12中相鄰相鄰兩圈彈簧絲之間，且A側(cè)變形齒3和B側(cè)變形齒4相互交錯(cuò)布設(shè)。本實(shí)施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實(shí)施例I相同。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在于包括鋸齒支架和布設(shè)在鋸齒支架相對(duì)兩側(cè)的多個(gè)A側(cè)變形齒(3)和多個(gè)B側(cè)變形齒(4)，至少有兩個(gè)或兩個(gè)以上信號(hào)光纖(6)并排夾持于A側(cè)變形齒(3)和B側(cè)變形齒(4)之間，A側(cè)變形齒(3)和B側(cè)變形齒(4)對(duì)應(yīng)布設(shè)在所述信號(hào)光纖(6)兩側(cè),所述信號(hào)光纖(6)至少一端連接有一 NXM多通道光纖連接器，所述N X M多通道光纖連接器的N端連接有測(cè)試單元(5 )，所述測(cè)試単元(5 )連接有處理單元(7)，所述NXM多通道光纖連接器的M端與信號(hào)光纖(6)連接，所述NXM多通道光纖連接器N端的端口數(shù)量是I至2個(gè)，M端的端口數(shù)量是至少為2個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在于所述NXM多通道光纖連接器是NXM光纖耦合器(2)或NXM光開(kāi)關(guān)(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在于所述NXM光纖稱合器(2)是I XM光纖稱合器或2 XM光纖稱合器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在于所說(shuō)的NXM光開(kāi)關(guān)(8)是I XM光開(kāi)關(guān)或2XM光開(kāi)關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在于所述信號(hào)光纖(6)的至少一端安裝有光反射裝置(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在于每個(gè)信號(hào)光纖(6 )上且位于鋸齒支架兩側(cè)均安裝有光反射裝置(10 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在于所述信號(hào)光纖(6)的兩端均安裝有NXM光纖稱合器(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在于所述信號(hào)光纖(6)的一端安裝有NXM光纖耦合器(2)，所述信號(hào)光纖(6)的另一端安裝有受處理単元(7)控制的NXM光開(kāi)關(guān)(8)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在于所述鋸齒支架為曲線形殼體(11)、彈簧(12 )或鋸齒板(9 )。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，其特征在于所述光反射裝置(10)為光反射鏡、光纖光柵或包含光反射氣泡的光纖。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有熱備份光纖的微彎型光纖傳感裝置，包括鋸齒支架和布設(shè)在鋸齒支架相對(duì)兩側(cè)的多個(gè)A側(cè)變形齒和多個(gè)B側(cè)變形齒，至少有兩個(gè)或兩個(gè)以上信號(hào)光纖并排夾持于A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒之間，A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒對(duì)應(yīng)布設(shè)在所述信號(hào)光纖兩側(cè)，所述信號(hào)光纖至少一端連接有一N×M多通道光纖連接器，所述N×M多通道光纖連接器的N端連接有測(cè)試單元，所述測(cè)試單元連接有處理單元，所述N×M多通道光纖連接器的M端與信號(hào)光纖連接，所述N×M多通道光纖連接器N端的端口數(shù)量是1至2個(gè)，M端的端口數(shù)量是至少為2個(gè)。該微彎型光纖傳感裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、加工制作方便、成本低且使用方式靈活、壽命長(zhǎng)、靈敏度高，具有推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)G01D5/26GK202582568SQ201120499548
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月3日
發(fā)明者杜兵 申請(qǐng)人:西安金和光學(xué)科技有限公司