一種光纖傾角計(jì)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種光纖傾角計(jì)，包括寬帶光源、第一單模光纖、保偏光纖、第二單模光纖和光譜儀，寬帶光源的輸出端與第一單模光纖的左端連接，第一單模光纖的右端與保偏光纖的左端通過(guò)光纖拉錐結(jié)構(gòu)連接，保偏光纖的右端與第二單模光纖的左端通過(guò)花生型結(jié)構(gòu)連接，第二單模光纖的右端與光譜儀連接。當(dāng)光纖傾角發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)致透射光譜移動(dòng)，該裝置通過(guò)監(jiān)測(cè)透射光譜中峰值波長(zhǎng)的漂移量來(lái)測(cè)量?jī)A角大小。該傾角計(jì)具有結(jié)構(gòu)緊湊，制作簡(jiǎn)單，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種光纖傾角計(jì)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種傾角計(jì)，尤其涉及一種光纖傾角計(jì)。

【背景技術(shù)】
[0002]光纖傾角傳感器被廣泛的應(yīng)用在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)，特殊環(huán)境下的角度測(cè)量，土質(zhì)測(cè)量等領(lǐng)域。傾角計(jì)在地表和邊坡傾角監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著巨大的作用，當(dāng)?shù)乇砗瓦吰掳l(fā)生傾角，將會(huì)導(dǎo)致自然災(zāi)害的發(fā)生，能夠起到預(yù)警的作用。在機(jī)械結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)上，傾角計(jì)也具有重要作用。因?yàn)樵诖笮蜋C(jī)械結(jié)構(gòu)中，機(jī)器設(shè)備磨損使零件發(fā)生傾角，導(dǎo)致機(jī)械故障，傾角計(jì)能夠監(jiān)測(cè)儀器的健康情況。目前，對(duì)比與其它原理的傾角計(jì)，光纖傾角計(jì)具有閉合的光路，可應(yīng)用于強(qiáng)電磁場(chǎng)等特殊環(huán)境，精度聞等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]隨著光纖傳感技術(shù)的發(fā)展，有許多方法用來(lái)制作光纖傾角計(jì)，例如利用光纖光柵與懸臂梁結(jié)構(gòu)的傾角計(jì)；利用長(zhǎng)周期光纖光柵裝置到傾角儀上，把傾角轉(zhuǎn)化為應(yīng)變進(jìn)行測(cè)量；利用在光纖拉錐處刻相移光纖光柵；但這些傳感器都有相應(yīng)的缺點(diǎn)。光纖光柵，長(zhǎng)周期光纖光柵和其他結(jié)構(gòu)相結(jié)合的傾角計(jì)，其原理都是把傾角的測(cè)量轉(zhuǎn)換為應(yīng)變的測(cè)量，其靈敏度低，且要與懸臂梁等結(jié)構(gòu)相結(jié)合，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大。在光纖拉錐上刻寫(xiě)相移光纖光柵，其傳感器的制作復(fù)雜，制作成本高。因此些傳感器在實(shí)際運(yùn)用中受到限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種光纖傾角計(jì)，該光纖傾角計(jì)具有結(jié)構(gòu)緊湊，制作簡(jiǎn)單，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種光纖傾角計(jì)，包括寬帶光源、第一單模光纖、保偏光纖、第二單模光纖和光譜儀，寬帶光源的輸出端與第一單模光纖的左端連接，第一單模光纖的右端與保偏光纖的左端連接，保偏光纖的右端與第二單模光纖的左端連接，第二單模光纖的右端與光譜儀連接；其特征在于，所述的第一單模光纖的右端與保偏光纖的左端為光纖拉錐結(jié)構(gòu)，所述的保偏光纖的右端與第二單模光纖的左端為花生型結(jié)構(gòu)。
[0006]所述的保偏光纖長(zhǎng)度為20-40mm。
[0007]所述的光纖拉錐結(jié)構(gòu)，直徑為30-60 μ m,長(zhǎng)度為l_2mm。
[0008]所述的花生型結(jié)構(gòu)，直徑為200-300 μ m，長(zhǎng)度為400-600 μ m。
[0009]所述的寬帶光源波長(zhǎng)范圍為1500_1600nm。
[0010]所述的光譜儀檢測(cè)輸出的透射光譜，其分辨率為10_20pm。
[0011]本發(fā)明所具有的有益效果為:
[0012]1.利用光纖拉錐結(jié)構(gòu)的柔韌性直接測(cè)量?jī)A角，可實(shí)現(xiàn)對(duì)傾角的高精度測(cè)量；
[0013]2.利用光纖拉錐和花生型結(jié)構(gòu)，制造方便，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉；
[0014]3.采用光譜儀檢測(cè)峰值波長(zhǎng)移動(dòng)，使得測(cè)量方法簡(jiǎn)單方便，提高傳感器的實(shí)用性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]下面結(jié)合附圖及其【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]圖1為本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置圖；
[0017]圖2是利用本發(fā)明進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果圖。
[0018]圖中，I為寬帶光源；2為第一單模光纖；3為光纖拉錐結(jié)構(gòu)；4為保偏光纖；5為花生型結(jié)構(gòu)；6為第二單模光纖；7為光譜儀。
[0019]具體實(shí)施方法
[0020]圖1中，一種光纖傾角計(jì)，包括寬帶光源1、第一單模光纖2、光纖拉錐結(jié)構(gòu)3、保偏光纖4、花生型結(jié)構(gòu)5、第二單模光纖6和光譜儀7。寬帶光源I的輸出端與第一單模光纖2的左端連接，第一單模光纖2的右端與保偏光纖4的左端通過(guò)光纖拉錐結(jié)構(gòu)連接，保偏光纖4的右端與第二單模光纖6的左端通過(guò)花生型結(jié)構(gòu)5連接，第二單模光纖6的右端與光譜儀7連接。
[0021]其工作方式為:寬帶光源I發(fā)出的寬帶光輸入第一單模光纖2中以基模的形式傳播，絕大部分光能量束縛在纖芯內(nèi)。光波經(jīng)過(guò)第一單模光纖2傳輸?shù)焦饫w拉錐結(jié)構(gòu)3，由于光纖拉錐結(jié)構(gòu)使模場(chǎng)直徑不匹配，一部分光注入保偏光纖4的包層，從而激發(fā)高階包層模在包層中傳輸；另一部分光耦合進(jìn)入保偏光纖4的纖芯，以基模的形式在纖芯內(nèi)傳播。兩部分光經(jīng)中間的保偏光纖4傳輸，在花生型結(jié)構(gòu)5中重新耦合在一起而產(chǎn)生干涉，干涉光經(jīng)第二單模光纖6輸入光譜儀7，顯示出透射光譜的干涉圖樣。當(dāng)光纖傾角發(fā)生變化時(shí)，產(chǎn)生干涉的兩部分光的相位差發(fā)生變化，導(dǎo)致透射光譜移動(dòng)，該裝置正是通過(guò)監(jiān)測(cè)透射光譜中峰值波長(zhǎng)的漂移量來(lái)測(cè)量?jī)A角大小。
[0022]圖2是利用本發(fā)明進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果圖。當(dāng)光纖拉錐結(jié)構(gòu)的傾角從0°增加到6.7°，干涉光譜的波峰移動(dòng)了 19.8nm，靈敏度系數(shù)為2.9nm/度，相對(duì)應(yīng)的角度分辨率為6.9Χ1(Γ3 度。
【權(quán)利要求】
1.一種光纖傾角計(jì)，包括寬帶光源、第一單模光纖、保偏光纖、第二單模光纖和光譜儀，寬帶光源的輸出端與第一單模光纖的左端連接，第一單模光纖的右端與保偏光纖的左端連接，保偏光纖的右端與第二單模光纖的左端連接，第二單模光纖的右端與光譜儀連接；其特征在于，所述的第一單模光纖的右端與保偏光纖的左端為光纖拉錐結(jié)構(gòu)，所述的保偏光纖的右端與第二單模光纖的左端為花生型結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖傾角計(jì)，其特征在于，所述的光纖拉錐結(jié)構(gòu)，直徑為30-60 μ m,長(zhǎng)度為 l_2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖傾角計(jì)，其特征在于，所述的花生型結(jié)構(gòu)，直徑為200-300 μ m,長(zhǎng)度為 400-600 μ m。
【文檔編號(hào)】G01C9/00GK203929062SQ201420355831
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】黃珂, 龔華平, 楊效, 黃杰, 金永興 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院