可調(diào)節(jié)彎曲半徑的光纖宏彎變形器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種可調(diào)節(jié)彎曲半徑的光纖宏彎變形器，通過階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)金屬化光纖形成彎曲直徑≥4mm宏彎光纖傳感器；彈性擋圈防止宏彎光纖滑動(dòng)；支撐條固定階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)；光纖引導(dǎo)器使得引出一段尾纖為平直狀態(tài)，以保證宏彎在同一平面內(nèi)。
【專利說明】可調(diào)節(jié)彎曲半徑的光纖宏彎變形器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖傳感領(lǐng)域，具體涉及一種光纖宏彎變形器。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖智能結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用到航空航天和民用工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣闊。但目前國內(nèi)外以金屬材料為基體的光纖智能結(jié)構(gòu)還很少，關(guān)鍵的原因就是光纖傳感器嵌入金屬內(nèi)部非常困難，金屬材料成型溫度很高，傳感器難以經(jīng)受高溫的破壞。光纖高溫傳感器研究主要集中在特殊光柵類(如某些光纖布拉格光柵、長周期光纖光柵)和干涉計(jì)類。這些光纖光柵類高溫傳感器的實(shí)現(xiàn)需要光纖特殊的摻雜、高能量的激光器在光纖拉絲過程中寫入光柵或是使用光子晶體光纖、昂貴紅寶石光纖和復(fù)雜的傳感解調(diào)設(shè)備。
[0003]利用光纖彎曲損耗進(jìn)行傳感最大的優(yōu)勢(shì)是彎曲工藝簡單，傳感結(jié)構(gòu)沒有高溫退化的風(fēng)險(xiǎn)，是高溫傳感的理想器件。目前光纖微彎傳感已是較成熟的傳感手段之一，但由于光纖微彎傳感系統(tǒng)中需要外加變形器，這使它不適于埋入金屬結(jié)構(gòu)中。而彎曲半徑在毫米級(jí)的宏彎金屬化光纖，在傳感系統(tǒng)中不需外加變形器，帶一定厚度金屬保護(hù)層的彎曲光纖不會(huì)變形，可直接埋入金屬結(jié)構(gòu)中構(gòu)成高溫傳感器。另一方面，應(yīng)用光纖宏彎損耗和彎曲半徑成線性輸出這一特性，可實(shí)現(xiàn)金屬化光纖宏彎損耗微位移傳感。
[0004]因此，可調(diào)節(jié)彎曲的光纖宏彎變形器是實(shí)現(xiàn)金屬化光纖宏彎損耗傳感的前提基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種可調(diào)節(jié)彎曲半徑的光纖宏彎變形器，可形成最小宏彎直徑為4毫米的若干個(gè)不同半徑光纖宏彎傳感器。
[0006]本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案，一種可調(diào)節(jié)彎曲半徑的光纖宏彎變形器，包括階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)、支撐條、容器、光纖引導(dǎo)器、彈性擋圈，其特征是所述階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)包括圓柱部分和階梯圓錐部分，所述圓柱部分設(shè)有支撐條插入孔，支撐條插入階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)的支撐條插入孔中，支撐條架在容器上，階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)的階梯圓錐部分伸入容器內(nèi)，所述容器兩邊的側(cè)壁上設(shè)置光纖引導(dǎo)器，所述階梯圓錐部分套裝彈性擋圈。使用時(shí)，容器內(nèi)盛裝化學(xué)鍍液，化學(xué)鍍液的液面高于光纖引導(dǎo)器和階梯圓錐部分，光纖穿過容器左側(cè)的光纖引導(dǎo)器，然后經(jīng)過階梯，由彈性擋圈起隔擋作用，最后穿過容器右側(cè)的光纖引導(dǎo)器。
[0007]進(jìn)一步，所述光纖引導(dǎo)器分為容器內(nèi)引導(dǎo)器和容器外引導(dǎo)器，分別置于鍍液容器的內(nèi)外表面，引導(dǎo)器包有磁條的物塊。為使光纖引導(dǎo)器緊密貼合容器側(cè)壁，所述容器內(nèi)引導(dǎo)器的一面為凸弧面，所述容器外引導(dǎo)器的一面為凹弧面。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)金屬化光纖形成彎曲直徑> 4mm宏彎光纖傳感器；彈性擋圈防止宏彎光纖滑動(dòng)；支撐條固定階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)；光纖引導(dǎo)器使得引出一段尾纖為平直狀態(tài)，以保證宏彎在同一平面內(nèi)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:(I)可重復(fù)使用，實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)彎曲直 徑的宏彎光纖；(2)光纖在金屬化保護(hù)過程中容易固定，宏彎直徑不發(fā)生變化且在同一平面內(nèi)；(3)金屬化保護(hù)結(jié)束后，宏彎光纖環(huán)很容易取出且不會(huì)損傷保護(hù)層。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明所述階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0011]圖3是本發(fā)明所述彈性擋圈的俯視圖。
[0012]圖4是本發(fā)明所述彈性擋圈的剖視圖。
[0013]圖5是本發(fā)明所述容器內(nèi)引導(dǎo)器的主視圖。
[0014]圖6是本發(fā)明所述容器內(nèi)引導(dǎo)器的側(cè)視圖。
[0015]圖7是本發(fā)明所述容器內(nèi)引導(dǎo)器的剖面圖。
[0016]圖8是本發(fā)明所述容器外引導(dǎo)器的主視圖。
圖9是本發(fā)明所述容器外引導(dǎo)器的側(cè)視圖。
圖10是本發(fā)明所述容器外引導(dǎo)器的剖面圖。
在圖中，1.光纖；2.階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)；21.圓柱部分；22.階梯圓錐部分；23.支撐條插入孔；3.支撐條；4.容器；5.化學(xué)鍍液；6.光纖引導(dǎo)器；61.容器內(nèi)引導(dǎo)器；62.磁條I ;63.光纖引導(dǎo)孔；64.容器外引導(dǎo)器；65.磁條II ；7.彈性擋圈。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了便于理解，下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明。
[0018]如圖1所示，一種可調(diào)節(jié)彎曲半徑的光纖宏彎變形器，包括階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)2、支撐條3、容器4、光纖引導(dǎo)器6、彈性擋圈7，所述階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)2包括圓柱部分21和階梯圓錐部分22，所述圓柱部分21設(shè)有支撐條插入孔23，支撐條3插入階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)2的支撐條插入孔23中，支撐條3架在容器4上，階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)2的階梯圓錐部分22伸入容器4內(nèi)，所述容器4兩邊的側(cè)壁上設(shè)置光纖引導(dǎo)器6，所述階梯圓錐部分22套裝彈性擋圈7。
[0019]如圖2所示，所述階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)2的設(shè)計(jì):該結(jié)構(gòu)左端設(shè)計(jì)了支撐條插入孔21，以方便安置在鍍液容器中，圓錐直徑逐級(jí)遞減，與彈性擋圈7相互配合，以便將光纖環(huán)固定在鍍液中，宏彎最大直徑為D1,最小直徑Dtl，每級(jí)階梯長度為S。左端圓柱部分直徑D略大于D1,為使階梯圓錐部分22充分浸入鍍液，取長度L = 70mm，距離L1 = 58mm。后退階梯直徑d,長度為L2。支撐條插入孔23長為a,寬為b。
[0020]如圖3和圖4所示，所述彈性擋圈7的設(shè)計(jì):起隔擋作用，未受力狀態(tài)下內(nèi)徑略小于對(duì)應(yīng)的圓錐柱體，外徑大于光纖的宏彎直徑。套在柱體上時(shí)外圈直徑D要大于宏彎直徑，為使其穩(wěn)定地套在柱體上，厚度為(D - d)/2 ^ 2mm。
[0021]所述支撐條3不與化學(xué)鍍液5接觸，將階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)2支撐于容器4頂部。
[0022]所述光纖引導(dǎo)器6分為容器內(nèi)引導(dǎo)器61和容器外引導(dǎo)器64，分別置于容器4的內(nèi)外表面。
[0023]如圖5、6和7所示，所述容器內(nèi)引導(dǎo)器61的設(shè)計(jì):貼合在容器4內(nèi)壁，設(shè)有磁條
I62和光纖引導(dǎo)孔63，一面為凸弧面，為使該部分貼在杯壁上不翻轉(zhuǎn)，引導(dǎo)器長L，寬為B，厚度為H，弧形半徑R。磁條I 62長為L1，寬為B1，厚氏。光纖通過孔直徑為Φ(1。
[0024]如圖8、9和10所示，所述容器外引導(dǎo)器64的設(shè)計(jì):貼合在容器外壁，設(shè)有磁條II 65，一面為凹弧面，該部分緊貼于容器4外壁，長L，寬為B，厚度為H，弧形半徑磁條II 65長為L1，寬為B1，厚氏。
[0025]使用本發(fā)明宏彎光纖的步驟如下:
(1)光纖I預(yù)處理:去油一敏化5分鐘一清洗5分鐘一活化10分鐘一清洗5分鐘；
(2)根據(jù)宏彎直徑的要求，將預(yù)處理后光纖I纏繞在相應(yīng)直徑的階梯上，然后將對(duì)應(yīng)的彈性擋圈7套入階梯，防止光纖環(huán)滑落；
(3)如要一次進(jìn)行多個(gè)不同彎曲直徑的金屬化宏彎光纖保護(hù)，按照直徑從大到小次序，依次將預(yù)處理后光纖纏繞在相應(yīng)直徑的階梯上，再將對(duì)應(yīng)的彈性擋圈7套入階梯；
(4)將支撐條3通過階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)2的支撐條插入孔23，支撐平直放置在容器4上端;
(5)容器內(nèi)引導(dǎo)器61和容器外引導(dǎo)器64分別置于容器4的內(nèi)外表面,光纖兩端的尾纖從光纖引導(dǎo)孔63穿出通過，并將光纖引導(dǎo)器6調(diào)整到合適位置，使光纖I從宏彎處引出的一段尾纖為平直狀態(tài)，以保證宏彎直徑；
(6)容器4內(nèi)注入化學(xué)鍍液5，實(shí)施金屬化保護(hù)；
(7)金屬化保護(hù)完成后，宏彎光纖從后退階梯一端取出即可。
【權(quán)利要求】
1.一種可調(diào)節(jié)彎曲半徑的光纖宏彎變形器，包括階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)、支撐條、容器、光纖引導(dǎo)器、彈性擋圈，其特征是所述階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)包括圓柱部分和階梯圓錐部分，所述圓柱部分設(shè)有支撐條插入孔，支撐條插入階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)的支撐條插入孔中，支撐條架在容器上，階梯圓錐宏彎結(jié)構(gòu)的階梯圓錐部分伸入容器內(nèi)，所述容器兩邊的側(cè)壁上設(shè)置光纖引導(dǎo)器，所述階梯圓錐部分套裝彈性擋圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖宏彎變形器，其特征是所述光纖引導(dǎo)器分為容器內(nèi)引導(dǎo)器和容器外引導(dǎo)器，分別置于鍍液容器的內(nèi)外表面，容器內(nèi)引導(dǎo)器和容器外引導(dǎo)器均包有磁條的物塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖宏彎變形器，其特征是所述容器內(nèi)引導(dǎo)器的一面為凸弧面，所述容器外引導(dǎo)器的一面為凹弧面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖宏彎變形器，其特征是所述階梯圓錐部分的圓錐直徑逐級(jí)遞減。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖宏彎變形器，其特征是彈性擋圈的外圈直徑D要大于宏彎直徑，厚度為(D - d)/2 ≥ 2mm，其中D為外圈直徑，d為內(nèi)圈直徑。
【文檔編號(hào)】G01L1/24GK104034456SQ201410148694
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】馮艷 申請(qǐng)人:南昌大學(xué)