一種光纖傳感器制作裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供了一種光纖傳感器制作裝置，用于制作非本征型光纖法布里?珀羅傳感器。所述非本征型光纖法布里?珀羅傳感器包括第一光纖、第二光纖及毛細(xì)管。所述光纖傳感器制作裝置包括第一插入機構(gòu)、第二插入機構(gòu)、監(jiān)測機構(gòu)及固定機構(gòu)。通過本光纖傳感器制作裝置制作非本征型光纖法布里?珀羅傳感器時，光纖插入步驟通過監(jiān)測機構(gòu)、第一插入機構(gòu)及第二插入機構(gòu)配合完成，有效地提高了將第一光纖插入毛細(xì)管時插入精度以及將第二光纖插入毛細(xì)管時的插入精度，進而有效地提高了制作非本征型光纖法布里?珀羅傳感器的成品率。此外，基于所述光纖傳感器制作裝置，本發(fā)明還提供了一種光纖傳感器制作方法。
【專利說明】
一種光纖傳感器制作裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及光纖傳感器領(lǐng)域，具體而言，涉及一種光纖傳感器制作裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖法布里-?羅傳感器(Optical Fiber Fabry-Perot Sensor，簡稱光纖F-P或法珀傳感器)，是原理最簡單、歷史最長、技術(shù)最成熟、應(yīng)用最普遍的一種干涉型光纖傳感器，具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，靈敏度高，時間響應(yīng)快，單光纖信號傳輸，耐高溫高壓等惡劣環(huán)境等優(yōu)點，在生物、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、航空航天、軍事等領(lǐng)域廣泛用于對應(yīng)變、壓力、位移、速度、加速度、超聲等參數(shù)的傳感。光纖法珀傳感器主要有本征型、非本征型、線型復(fù)合腔三種代表性的結(jié)構(gòu)。而其中非本征型是性能最好、應(yīng)用最為廣泛的一種。在研究和實踐中人們逐漸發(fā)現(xiàn)本征型光纖法珀傳感器在測量應(yīng)變時，對各方向的應(yīng)力變化都比較敏感，而且對溫度較為敏感，不利于提取感興趣的信號；而且本征型光纖法珀傳感器的F-P腔的加工難度過高。而非本征型光纖法珀傳感器幾乎只對軸向應(yīng)力敏感，且相對加工難度較低，漸漸成為光纖法珀傳感器的研究主流。
[0003]制作非本征型光纖法珀傳感器時，要形成光纖F-P腔，一般需要將兩根光纖的端面加工為理想的鏡面并鍍以反射膜，然后需要使兩根光纖的端面嚴(yán)格平行且同軸。由于光纖的外徑為125μπι，因此需要選用內(nèi)徑與光纖外徑接近的毛細(xì)管(一般內(nèi)徑約為130μπι)，來限制兩光纖的徑向錯位與傾斜。這就要求在將外徑125μπι的光纖插入內(nèi)徑130μπι的毛細(xì)管的過程中不能有絲毫偏差，以避免光纖端面接觸到毛細(xì)管進而損傷光纖端面的鏡面?，F(xiàn)有的將光纖插入毛細(xì)管的方法多為手工插入，即靠人眼視覺初步對準(zhǔn)后憑感覺徒手插入。這種方法很難準(zhǔn)確無誤的一次性插入成功，容易導(dǎo)致鍍了反射膜的光纖端面受到污染和破壞，成品率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種光纖傳感器制作裝置及方法，有效地提高制作非本征型光纖法珀傳感器時將光纖插入毛細(xì)管時的插入精度，從而提高了制作非本征型光纖法珀傳感器的成品率。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例采用的技術(shù)方案如下:
[0006]第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種光纖傳感器制作裝置，用于制作非本征型光纖法布里-珀羅傳感器。所述非本征型光纖法布里-珀羅傳感器包括第一光纖、第二光纖及毛細(xì)管。所述光纖傳感器制作裝置包括第一插入機構(gòu)、第二插入機構(gòu)、監(jiān)測機構(gòu)及固定機構(gòu)。
[0007]所述第一插入機構(gòu)用于在第一預(yù)設(shè)初始位置處驅(qū)動所述第一光纖的中心軸線與所述毛細(xì)管的中心軸線對準(zhǔn)，并驅(qū)動所述第一光纖沿所述毛細(xì)管的中心軸線移動從而插入所述毛細(xì)管中，以使所述第一光纖的端面位于所述毛細(xì)管中的第一預(yù)設(shè)位置。
[0008]所述第二插入機構(gòu)用于在第二預(yù)設(shè)初始位置處驅(qū)動所述第二光纖的中心軸線與所述毛細(xì)管的中心軸線對準(zhǔn)，并驅(qū)動所述第二光纖沿所述毛細(xì)管的中心軸線移動從而插入所述毛細(xì)管中，以使所述第二光纖的端面位于所述毛細(xì)管中的第二預(yù)設(shè)位置。
[0009]所述第一插入機構(gòu)和所述第二插入機構(gòu)還用于根據(jù)預(yù)設(shè)腔長和所述監(jiān)測機構(gòu)采集到的所述第一預(yù)設(shè)位置和所述第二預(yù)設(shè)位置處的圖像調(diào)節(jié)所述第一光纖端面與所述第二光纖端面之間的距離。
[0010]所述監(jiān)測機構(gòu)用于采集所述第一預(yù)設(shè)初始位置的圖像、所述第二預(yù)設(shè)初始位置的圖像以及所述第一預(yù)設(shè)位置和所述第二預(yù)設(shè)位置處的圖像。
[0011]所述固定機構(gòu)用于將所述第一光纖與所述毛細(xì)管固定以及將所述第二光纖與所述毛細(xì)管固定。
[0012]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例還提供了第一方面的第一種可能實施方式，其中，所述光纖傳感器制作裝置還包括平臺，所述第一插入機構(gòu)和所述第二插入機構(gòu)均位于所述平臺上。
[0013]結(jié)合第一方面的第一種可能實施方式，本發(fā)明實施例還提供了第一方面的第二種可能實施方式，其中，所述第一插入機構(gòu)包括第一驅(qū)動組件與第一夾具組件，所述第二插入機構(gòu)包括第二驅(qū)動組件與第二夾具組件。所述第一夾具組件及所述第二夾具組件均位于所述平臺上，所述第一夾具組件包括第一光纖夾具、第一毛細(xì)管夾具，所述第二夾具組件包括第二光纖夾具、第二毛細(xì)管夾具。所述第一驅(qū)動組件用于驅(qū)動所述第一光纖夾具沿所述平臺的長度方向、所述平臺的寬度方向以及垂直于所述平臺的方向移動。所述第二驅(qū)動組件用于驅(qū)動所述第二光纖夾具沿所述平臺的長度方向、所述平臺的寬度方向以及垂直于所述平臺的方向移動。
[0014]其中，所述平臺的長度方向與所述毛細(xì)管的中心軸線方向平行。
[0015]結(jié)合第一方面的第二種可能實施方式，本發(fā)明實施例還提供了第一方面的第三種可能實施方式，其中，所述第一驅(qū)動組件包括用于驅(qū)動所述第一光纖夾具沿所述平臺的寬度方向移動的第一電機、用于驅(qū)動所述第一光纖夾具沿垂直于所述平臺的方向移動的第二電機及用于驅(qū)動所述第一光纖夾具沿所述平臺的長度方向移動的第三電機。所述第二驅(qū)動組件包括用于驅(qū)動所述第二光纖夾具沿所述平臺的寬度方向移動的第四電機、用于驅(qū)動所述第二光纖夾具沿垂直于所述平臺的方向移動的第五電機及用于驅(qū)動所述第二光纖夾具沿所述平臺的長度方向移動的第六電機。
[0016]結(jié)合第一方面的第一種可能實施方式或第一方面的第二種可能實施方式或第一方面的第三種可能實施方式，本發(fā)明實施例還提供了第一方面的第四種可能實施方式，其中，所述光纖傳感器制作裝置還包括第三驅(qū)動組件，所述第三驅(qū)動組件用于驅(qū)動所述平臺沿所述毛細(xì)管的中心軸線方向移動。
[0017]結(jié)合第一方面的第四種可能實施方式，本發(fā)明實施例還提供了第一方面的第五種可能實施方式，其中，所述固定機構(gòu)包括高壓放電模塊與電極，所述電極與所述高壓放電模塊耦合。所述電極用于在高壓作用下?lián)舸┛諝夥懦鲭娀∫允沟谝还饫w與毛細(xì)管在第一預(yù)設(shè)焊點處熱熔接以及使所述第二光纖與所述毛細(xì)管在第二預(yù)設(shè)焊點處熱熔接，所述第一預(yù)設(shè)焊點與所述第二預(yù)設(shè)焊點之間的間距滿足預(yù)設(shè)要求。
[0018]結(jié)合第一方面的第五種可能實施方式，本發(fā)明實施例還提供了第一方面的第六種可能實施方式，其中，所述監(jiān)測機構(gòu)包括第一監(jiān)視器及第二監(jiān)視器。所述第一監(jiān)視器與所述第二監(jiān)視器垂直放置，所述第一監(jiān)視器用于監(jiān)測第一預(yù)設(shè)像平面上所述第一光纖的中心軸線或所述第二光纖的中心軸線與所述毛細(xì)管的中心軸線的相對位置。所述第二監(jiān)視器用于監(jiān)測第二預(yù)設(shè)像平面上所述第一光纖的中心軸線或所述第二光纖的中心軸線與所述毛細(xì)管的中心軸線的相對位置，其中所述第一預(yù)設(shè)像平面與所述第二預(yù)設(shè)像平面相互垂直。
[0019]結(jié)合第一方面的第五種可能實施方式，本發(fā)明實施例還提供了第一方面的第七種可能實施方式，其中，所述監(jiān)測機構(gòu)包括第三監(jiān)視器及用于將所述第三監(jiān)視器由第一預(yù)設(shè)高度移動到第二預(yù)設(shè)高度的監(jiān)視器驅(qū)動組件，所述監(jiān)視器驅(qū)動組件與所述第三監(jiān)視器連接。所述第一預(yù)設(shè)初始位置處設(shè)置有開口豎直向上的第一 V型反射槽，所述第一光纖及所述毛細(xì)管放置于所述第一V型反射槽內(nèi)。所述第二預(yù)設(shè)初始位置處也設(shè)置有開口豎直向上的第二 V型反射槽，所述第二光纖及所述毛細(xì)管放置于所述第二 V型反射槽內(nèi)。其中，所述第一V型反射槽的夾角及所述第二 V型反射槽的夾角均為第二預(yù)設(shè)角度。
[0020]結(jié)合第一方面的第七種可能實施方式，本發(fā)明實施例還提供了第一方面的第八種可能實施方式，其中，所述第三監(jiān)視器位于所述第一預(yù)設(shè)高度時，所述第三監(jiān)視器發(fā)出的光束聚焦在C點處，此時，所述第三監(jiān)視器與C點的距離為L1+L2+L3。
[0021]所述第三監(jiān)視器位于所述第二預(yù)設(shè)高度時，所述第三監(jiān)視器發(fā)出的光束通過所述第一 V形反射槽反射后聚焦在A點和B點或通過所述第二 V形反射槽的反射后聚焦在A點和B點處，此時，所述第三監(jiān)視器與C點的距離為L2。
[0022]其中，C點為所述第一V形反射槽或所述第二 V形反射槽的垂直于所述平臺方向的中心軸線與所述毛細(xì)管的交點中最靠近所述第三監(jiān)視器的點，A點、B點和C點均位于所述毛細(xì)管的同一圓截面的外圓周上，且AC段的弧長及BC段的弧長均為所述外圓周周長的四分之一，A點到與A點同側(cè)的反射鏡的距離以及B點到與B點同側(cè)的反射鏡的距離均為LI，L3為所述毛細(xì)管的半徑。
[0023]第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種光纖傳感器制作方法，應(yīng)用于上述光纖傳感器制作裝置，用于制作非本征型光纖法布里-珀羅傳感器。所述方法包括:第一插入機構(gòu)根據(jù)監(jiān)測機構(gòu)采集的第一預(yù)設(shè)初始位置處的圖像驅(qū)動第一光纖的中心軸線與毛細(xì)管的中心軸線對準(zhǔn)，并驅(qū)動所述第一光纖沿所述毛細(xì)管的中心軸線移動從而插入所述毛細(xì)管中，以使所述第一光纖的端面位于所述毛細(xì)管中的第一預(yù)設(shè)位置。第二插入機構(gòu)根據(jù)所述監(jiān)測機構(gòu)采集的第二預(yù)設(shè)初始位置處的圖像驅(qū)動第二光纖的中心軸線與所述毛細(xì)管的中心軸線對準(zhǔn)，并驅(qū)動所述第二光纖沿所述毛細(xì)管的中心軸線移動從而插入所述毛細(xì)管中，以使所述第二光纖的端面位于所述毛細(xì)管中的第二預(yù)設(shè)位置。根據(jù)預(yù)設(shè)腔長和所述監(jiān)測機構(gòu)所采集的所述第一預(yù)設(shè)位置和所述第二預(yù)設(shè)位置處的圖像，通過所述第一插入機構(gòu)和所述第二插入機構(gòu)調(diào)節(jié)所述第一光纖的端面與所述第二光纖的端面之間的距離。固定機構(gòu)將所述第一光纖與所述毛細(xì)管固定以及將所述第二光纖與所述毛細(xì)管固定。
[0024]本發(fā)明實施例提供的光纖傳感器制作裝置設(shè)計了第一插入機構(gòu)、第二插入機構(gòu)和監(jiān)測機構(gòu)。第一插入機構(gòu)根據(jù)監(jiān)測機構(gòu)采集到的圖像將第一光纖的中心軸線與毛細(xì)管的中心軸線對準(zhǔn)，并進一步驅(qū)動第一光纖插入毛細(xì)管，使得第一光纖的端面到達(dá)毛細(xì)管中的第一預(yù)設(shè)位置。第二插入機構(gòu)根據(jù)監(jiān)測機構(gòu)采集到的圖像將第二光纖的中心軸線與毛細(xì)管的中心軸線對準(zhǔn)，并進一步驅(qū)動第二光纖插入毛細(xì)管，使得第二光纖的端面到達(dá)毛細(xì)管中的第二預(yù)設(shè)位置。由此可以看出，通過本光纖傳感器制作裝置制作非本征型光纖法珀傳感器時，光纖插入過程通過監(jiān)測機構(gòu)、第一插入機構(gòu)及第二插入機構(gòu)配合完成，有效地提高了將第一光纖插入毛細(xì)管時的插入精度及將第二光纖插入毛細(xì)管時的插入精度，進而相比于現(xiàn)有的手工插入方式，有效地提高了制作非本征型光纖法珀傳感器的成品率。
[0025]進一步，當(dāng)?shù)谝活A(yù)設(shè)位置與第二預(yù)設(shè)位置之間的距離與預(yù)設(shè)腔長不一致時，可以通過第一插入機構(gòu)驅(qū)動第一光纖移動或通過第二插入機構(gòu)驅(qū)動第二光纖移動，以使得毛細(xì)管中第一光纖的端面和第二光纖的端面之間的距離為用戶所需的非本征型光纖法布里-珀羅傳感器的預(yù)設(shè)腔長。因此，本光纖傳感器制作裝置有效地提高了非本征型光纖法布里-珀羅傳感器的腔長的控制精度，同時也有利于實現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和批量化生產(chǎn)，即可以使得同一規(guī)格、批次的產(chǎn)品具有相同腔長。
[0026]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明實施例而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。通過附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。
[0028]圖1示出了本發(fā)明實施例提供的一種光纖傳感器制作裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2示出了本發(fā)明實施例提供的一種光纖傳感器制作裝置的監(jiān)測機構(gòu)對第一預(yù)設(shè)初始位置進行監(jiān)測時的整體裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3示出了圖2的C-C剖面示意圖；
[0031]圖4示出了圖2的D-D剖面示意圖；
[0032]圖5示出了本發(fā)明實施例提供的一種光纖傳感器制作裝置中的監(jiān)測機構(gòu)對第二預(yù)設(shè)初始位置進行監(jiān)測時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖6示出了本發(fā)明實施例提供的一種光纖傳感器制作裝置中的監(jiān)測機構(gòu)對第一預(yù)設(shè)位置和第二預(yù)設(shè)位置處進行監(jiān)測時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖7示出了本發(fā)明實施例提供的一種光纖傳感器制作裝置的使用過程中當(dāng)?shù)谝槐O(jiān)視器對準(zhǔn)第一預(yù)設(shè)位置和第二預(yù)設(shè)位置處時所顯示的圖像；
[0035]圖8示出了本發(fā)明實施例提供的一種光纖傳感器制作裝置的另一種監(jiān)測機構(gòu)的原理示意圖；
[0036]圖9示出了本發(fā)明實施例提供的一種光纖傳感器制作裝置中的固定機構(gòu)對第一預(yù)設(shè)焊點處進行固定時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖10示出了圖9的E-E剖面圖；
[0038]圖11示出了本發(fā)明實施例提供的一種光纖傳感器制作裝置中的固定機構(gòu)對第二預(yù)設(shè)焊點處進行固定時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖12示出了本發(fā)明實施例提供的一種光纖傳感器制作方法的方法流程圖。
[0040]其中，附圖標(biāo)記分別為:
[0041 ] 第一光纖110 ；第二光纖120 ；毛細(xì)玻璃管130;平臺200;第三驅(qū)動組件210 ；第一光纖夾具311;第一毛細(xì)管夾具312;第一驅(qū)動組件320;第一電機321;第二電機322;第三電機323 ;第二光纖夾具411;第二毛細(xì)管夾具412 ;第二驅(qū)動組件420 ;第四電機421;第五電機422;第六電機423;第一監(jiān)視器510;第一基準(zhǔn)線511;第二基準(zhǔn)線512;第二監(jiān)視器520;第三監(jiān)視器530;監(jiān)視器驅(qū)動組件540;第一反射鏡551;第二反射鏡552;固定機構(gòu)600;高壓放電模塊610;第一電極621;第二電極622。
【具體實施方式】
[0042]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0043]光纖法布里-?羅傳感器(Optical Fiber Fabry-Perot Sensor，簡稱光纖F-P或法珀傳感器)的結(jié)構(gòu)由一根毛細(xì)管和兩根單模光纖組成，兩根單模光纖分別由毛細(xì)管的兩端插入毛細(xì)管中，且與毛細(xì)管通過某種方式固定到一起。其中，每根單模光纖的插入端面均鍍有高反射膜。毛細(xì)管內(nèi)的兩個鍍有高反射膜光纖端面相互嚴(yán)格平行，組成了具有預(yù)設(shè)腔長的光學(xué)諧振腔(簡稱F-P腔)。入射光可以從其中一根單模光纖入射F-P腔，在F-P腔中經(jīng)過多次反射后，攜帶有腔長信息的信號光出射至該單模光纖并發(fā)生多光束干涉，由該單模光纖出射被進一步解調(diào)得到腔長的變化量，從而實現(xiàn)應(yīng)變傳感。
[0044]制造非本征型光纖法珀傳感器主要分為以下幾個步驟:(I)將兩根光纖分別從兩端準(zhǔn)確無損地插入毛細(xì)管；(2)調(diào)整兩根光纖的位置，以精準(zhǔn)控制F-P腔的腔長；(3)將兩根光纖與毛細(xì)管牢固地固定在一起并嚴(yán)格控制兩個固定點之間的距離(光纖法珀傳感器的標(biāo)距)。
[0045]其中，將兩根光纖分別從兩端準(zhǔn)確無損地插入毛細(xì)管的現(xiàn)有方法多為手工插入，即靠人眼視覺初步對準(zhǔn)后憑感覺徒手插入。這種方法很難準(zhǔn)確無誤的一次性插入成功，會導(dǎo)致光纖端面受到污染和破壞，端面鍍了反射膜的光纖會因此報廢，這將使成品率極低?，F(xiàn)有的另一種方案是通過五維調(diào)節(jié)架控制插入，但是五維調(diào)節(jié)架自身隨時間推移也會發(fā)生微小形變，難以長期保持穩(wěn)定，仍存在上述問題。
[0046]鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種光纖傳感器制作裝置，用于制作非本征型光纖法珀傳感器。本實施例中，為了便于說明，如圖1所示，所述非本征型光纖法珀傳感器包括第一光纖、第二光纖及毛細(xì)管。本發(fā)明實施例中，所述毛細(xì)管優(yōu)選為毛細(xì)玻璃管，當(dāng)然，也可以采用其它材質(zhì)的毛細(xì)管。
[0047]本發(fā)明實施例提供的光纖傳感器制作裝置包括第一插入機構(gòu)、第二插入機構(gòu)、監(jiān)測機構(gòu)及固定機構(gòu)。
[0048]其中，所述第一插入機構(gòu)用于在第一預(yù)設(shè)初始位置處驅(qū)動第一光纖110的中心軸線與毛細(xì)玻璃管130的中心軸線對準(zhǔn)，并驅(qū)動所述第一光纖110沿毛細(xì)玻璃管130的中心軸線移動從而插入毛細(xì)玻璃管130中，以使第一光纖110的端面位于毛細(xì)玻璃管130中的第一預(yù)設(shè)位置。所述第二插入機構(gòu)用于在第二預(yù)設(shè)初始位置處驅(qū)動第二光纖120的中心軸線與毛細(xì)玻璃管130的中心軸線對準(zhǔn)，并驅(qū)動所述第二光纖120沿毛細(xì)玻璃管130的中心軸線移動從而插入毛細(xì)玻璃管130中，以使第二光纖120的端面位于毛細(xì)玻璃管130中的第二預(yù)設(shè)位置。需要說明的是，第一光纖110的端面和第二光纖120的端面均為預(yù)先加工為理想的鏡面且鍍有高反射膜的端面。所述第一預(yù)設(shè)初始位置和第二預(yù)設(shè)初始位置可以根據(jù)用戶需要設(shè)置，例如，可以在所述光纖傳感器制作裝置上設(shè)置第一預(yù)設(shè)初始位置和第二預(yù)設(shè)初始位置的標(biāo)記，以方便用戶操作。
[0049]所述監(jiān)測機構(gòu)主要包括三個方面的作用:一是用于采集所述第一預(yù)設(shè)初始位置處的圖像，以確保第一光纖110的中心軸線與毛細(xì)玻璃管130的中心軸線對準(zhǔn);二是用于采集所述第二預(yù)設(shè)初始位置處的圖像，以確保第二光纖120的中心軸線與毛細(xì)玻璃管130的中心軸線對準(zhǔn);三是用于采集所述第一預(yù)設(shè)位置和第二預(yù)設(shè)位置處的圖像以確保第一光纖110的端面與第二光纖120的端面之間的距離為用戶所需的非本征型光纖法珀傳感器的預(yù)設(shè)腔長。需要說明的是，為了方便用戶操作，所述第一預(yù)設(shè)位置與所述第二預(yù)設(shè)位置可以預(yù)先在毛細(xì)玻璃管130或所述光纖傳感器制作裝置上標(biāo)記。
[0050]所述固定機構(gòu)用于將第一光纖110與毛細(xì)玻璃管130固定以及將第二光纖120與毛細(xì)玻璃管130固定。例如，所述固定機構(gòu)可以粘膠機構(gòu)，通過膠粘的方式實現(xiàn)第一光纖110和第二光纖120分別與毛細(xì)玻璃管130的固定;所述固定機構(gòu)也可以為激光焊接機構(gòu)，激光焊接機構(gòu)發(fā)射激光將第一光纖110和第二光纖120分別與毛細(xì)玻璃管130熔融焊接到一起;所述固定機構(gòu)還可以是電極放電熔接機構(gòu)，通過電極放電熔融的方式將第一光纖110和第二光纖120分別與毛細(xì)玻璃管130熔融焊接到一起。
[0051]通過本發(fā)明實施例提供的光纖傳感器制作裝置制作非本征型光纖法珀傳感器時，首先，第一插入機構(gòu)根據(jù)監(jiān)測機構(gòu)采集到的圖像將第一光纖110的中心軸線與毛細(xì)玻璃管130的中心軸線對準(zhǔn)，并進一步驅(qū)動第一光纖110插入毛細(xì)玻璃管130，使得第一光纖110的端面到達(dá)毛細(xì)玻璃管130中的第一預(yù)設(shè)位置。然后，第二插入機構(gòu)根據(jù)監(jiān)測機構(gòu)采集到的圖像將第二光纖120的中心軸線與毛細(xì)玻璃管130的中心軸線對準(zhǔn)，并進一步驅(qū)動第二光纖120插入毛細(xì)玻璃管130，使得第二光纖120的端面到達(dá)毛細(xì)玻璃管130中的第二預(yù)設(shè)位置。進一步，根據(jù)非本征型光纖法珀傳感器的預(yù)設(shè)腔長以及監(jiān)測機構(gòu)采集的第一預(yù)設(shè)位置和第二預(yù)設(shè)位置處的圖像，通過第一插入機構(gòu)驅(qū)動第一光纖110沿毛細(xì)玻璃管130的中心軸線方向移動，或者通過第二插入機構(gòu)驅(qū)動第二光纖120沿毛細(xì)玻璃管130的中心軸線方向移動，以使得毛細(xì)玻璃管130中，第一光纖110的端面和第二光纖120的端面之間的距離為用戶所需的非本征型光纖法珀傳感器的預(yù)設(shè)腔長。最后，通過固定機構(gòu)將第一光纖110與毛細(xì)玻璃管130固定以及將第二光纖120與所述毛細(xì)玻璃管130固定，且兩個固定點之間的距離需滿足用戶的需求。
[0052]由此可以看出，通過本光纖傳感器制作裝置制作非本征型光纖法珀傳感器時，光纖插入步驟通過監(jiān)測機構(gòu)、第一插入機構(gòu)及第二插入機構(gòu)配合完成，有效地提高了將第一光纖110插入毛細(xì)玻璃管130時的插入精度及將第二光纖120插入毛細(xì)玻璃管130時的插入精度。進而，本發(fā)明實施例提供的光纖傳感器制作裝置相對于現(xiàn)有的手工插入方式，有效地提高了制作非本征型光纖法珀傳感器的成品率。此外，根據(jù)非本征型光纖法珀傳感器的預(yù)設(shè)腔長以及監(jiān)測機構(gòu)采集的第一預(yù)設(shè)位置和第二預(yù)設(shè)位置處的圖像，通過第一插入機構(gòu)及第二插入機構(gòu)進一步調(diào)節(jié)第一光纖110的端面與第二光纖120的端面之間的距離，有效地提高了非本征型光纖法珀傳感器腔長的控制精度，有利于實現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和批量化生產(chǎn)，即可以使得同一規(guī)格、批次的產(chǎn)品具有相同腔長。
[0053]具體的，如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的光纖傳感器制作裝置還包括平臺200，第一插入機構(gòu)可以包括第一驅(qū)動組件320與第一夾具組件，所述第二插入機構(gòu)包括第二驅(qū)動組件420與第二夾具組件，所述第一夾具組件及所述第二夾具組件均位于平臺200上。而所述第一夾具組件又包括第一光纖夾具311和第一毛細(xì)管夾具312，所述第二夾具組件又包括第二光纖夾具411和第二毛細(xì)管夾具412。其中，第一驅(qū)動組件320用于驅(qū)動第一光纖夾具311沿平臺200的長度方向、平臺200的寬度方向以及垂直于平臺200的方向移動。第二驅(qū)動組件420用于驅(qū)動第二光纖夾具411沿平臺200的長度方向、平臺200的寬度方向以及垂直于平臺200的方向移動。需要說明的是，平臺200的長度方向與毛細(xì)玻璃管130的中心軸線方向平行。
[0054]因此，制作非本征型光纖法珀傳感器時，首先將毛細(xì)玻璃管130安裝在第一毛細(xì)管夾具312和第二毛細(xì)管夾具412上，第一光纖110安裝在第一光纖夾具311上，第二光纖120安裝在第二光纖夾具411上。圖2示出了本實施例提供的光纖傳感器制作裝置的監(jiān)測機構(gòu)對第一預(yù)設(shè)初始位置進行監(jiān)測時的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3示出了圖2中C-C剖面的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4示出了圖2中D-D剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。將監(jiān)測機構(gòu)對準(zhǔn)如圖2所示的第一預(yù)設(shè)初始位置處，第一驅(qū)動組件320根據(jù)監(jiān)測機構(gòu)采集到的第一預(yù)設(shè)初始位置處圖像驅(qū)動安裝有第一光纖110的第一光纖夾具311沿平臺200的寬度方向或垂直于平臺200的方向移動，直至監(jiān)測機構(gòu)采集到的圖像中第一光纖110的中心軸線及毛細(xì)玻璃管130的中心軸線對齊。此后，第一驅(qū)動組件320繼續(xù)驅(qū)動安裝有第一光纖110的第一光纖夾具311沿平臺200的長度方向移動，將第一光纖110插入毛細(xì)玻璃管130中，使得第一光纖110的端面位于第一預(yù)設(shè)位置。圖5示出了本實施例提供的光纖傳感器制作裝置的監(jiān)測機構(gòu)對第二預(yù)設(shè)初始位置進行監(jiān)測時的結(jié)構(gòu)示意圖同理，將監(jiān)測機構(gòu)對準(zhǔn)如圖5所示的第一預(yù)設(shè)初始位置處，第二驅(qū)動組件420根據(jù)監(jiān)測機構(gòu)采集到的第二預(yù)設(shè)初始位置處的圖像驅(qū)動安裝有第二光纖120的第二光纖夾具411沿平臺200的寬度方向或垂直于平臺200的方向移動，直至監(jiān)測機構(gòu)采集到的圖像中第二光纖120的中心軸線及毛細(xì)玻璃管130的中心軸線對齊。此后，第二驅(qū)動組件420繼續(xù)驅(qū)動安裝有第二光纖120的第二光纖夾具411沿平臺200的長度方向移動，將第二光纖120插入毛細(xì)玻璃管130中，使得第二光纖120的端面位于第二預(yù)設(shè)位置。如圖6所示，將監(jiān)測機構(gòu)對準(zhǔn)第一預(yù)設(shè)位置和第二預(yù)設(shè)位置處。根據(jù)非本征型光纖法珀傳感器的預(yù)設(shè)腔長以及監(jiān)測機構(gòu)所采集到的第一預(yù)設(shè)位置和第二預(yù)設(shè)位置處的圖像，通過第一驅(qū)動組件320驅(qū)動安裝有第一光纖110的第一光纖夾具311沿平臺200的長度方向移動，或者也可以通過第二驅(qū)動組件420驅(qū)動安裝有第二光纖120的第二光纖夾具411沿平臺200的長度方向移動，直至監(jiān)測機構(gòu)采集到的圖像中第一光纖110的端面與第二光纖120的端面之間的距離為非本征型光纖法珀傳感器的預(yù)設(shè)腔長。
[0055]優(yōu)選的，本實施例中，如圖1、圖2、圖5及圖6所示，第一驅(qū)動組件320可以包括用于驅(qū)動第一光纖夾具311沿平臺200的寬度方向移動的第一電機321、用于驅(qū)動第一光纖夾具311沿垂直于平臺200的方向移動的第二電機322及用于驅(qū)動第一光纖夾具311沿平臺200的長度方向移動的第三電機323。第二驅(qū)動組件420包括用于驅(qū)動第二光纖夾具411沿平臺200的寬度方向移動的第四電機421、用于驅(qū)動第二光纖夾具411沿垂直于平臺200的方向移動的第五電機422及用于驅(qū)動第二光纖夾具411沿平臺200的長度方向移動的第六電機423。本發(fā)明實施例中，第一電機321、第二電機322、第三電機323、第四電機421、第五電機422和第六電機423均優(yōu)選采用步進電機。當(dāng)然，第一驅(qū)動組件320和第二驅(qū)動組件420也可以采用微分頭或其他類似結(jié)構(gòu)，可以進一步降低本光纖傳感器制作裝置的成本。
[0056]其中，還需要說明的是，實現(xiàn)監(jiān)測機構(gòu)先后對第一預(yù)設(shè)初始位置處、第二預(yù)設(shè)初始位置處以及第一預(yù)設(shè)位置和第二預(yù)設(shè)位置處進行監(jiān)測的優(yōu)選實施方式可以為:如圖1、圖2、圖5及圖6所示，設(shè)置第三驅(qū)動組件210，第三驅(qū)動組件210用于驅(qū)動平臺200沿平臺200的長度方向，也就是沿毛細(xì)玻璃管130的中心軸線方向移動。因此，可以將監(jiān)測機構(gòu)設(shè)置在一個預(yù)設(shè)的固定位置，通過第三驅(qū)動組件210驅(qū)動平臺200移動，使得監(jiān)測機構(gòu)可以分別采集第一預(yù)設(shè)初始位置處的圖像、第二預(yù)設(shè)初始位置處的圖像以及第一預(yù)設(shè)位置和第二預(yù)設(shè)位置處的圖像。其中，第三驅(qū)動組件210優(yōu)選包括步進電機。當(dāng)然，第三驅(qū)動組件210也可以采用微分頭或其他類似結(jié)構(gòu)，可以進一步降低本光纖傳感器制作裝置的成本。當(dāng)然，除了上述實施方式外，也可以采用平臺200保持不動，直接移動監(jiān)測機構(gòu)的方式使得監(jiān)測機構(gòu)可以分別采集第一預(yù)設(shè)初始位置處的圖像、第二預(yù)設(shè)初始位置處的圖像以及第一預(yù)設(shè)位置和第二預(yù)設(shè)位置處的圖像。
[0057]此外，應(yīng)理解到的是，為了方便平臺200沿毛細(xì)玻璃管130的中心軸線方向移動，平臺200的底部設(shè)置有沿毛細(xì)玻璃管130的中心軸線方向的導(dǎo)軌或其它類似結(jié)構(gòu)。為了方便第一光纖夾具311沿平臺200的長度方向和平臺200的寬度方向移動，第一光纖夾具311的底部，即平臺200上的相應(yīng)位置處設(shè)置有相應(yīng)的導(dǎo)軌或其它類似結(jié)構(gòu)。同理，第二光纖夾具411的底部，即平臺200上的相應(yīng)位置處也設(shè)置有相應(yīng)的導(dǎo)軌或其它類似結(jié)構(gòu)。
[0058]進一步的，為了有效地確保第一光纖110的中心軸線與毛細(xì)玻璃管130的中心軸線之間以及第二光纖120的中心軸線與毛細(xì)玻璃管130的中心軸線之間均不存在錯位，如圖2和圖4所示，所述監(jiān)測機構(gòu)可以包括第一監(jiān)視器510及第二監(jiān)視器520。第一監(jiān)視器510用于監(jiān)測第一預(yù)設(shè)像平面上第一光纖110的中心軸線或第二光纖120的中心軸線分別與毛細(xì)玻璃管130的中心軸線的相對位置。第二監(jiān)視器520用于監(jiān)測第二預(yù)設(shè)像平面上第一光纖110的中心軸線或第二光纖120的中心軸線與毛細(xì)玻璃管130的中心軸線的相對位置。其中，所述第一預(yù)設(shè)像平面與所述第二預(yù)設(shè)像平面相互垂直。此外，第一監(jiān)視器510或第二監(jiān)視器520還用于監(jiān)測第一光纖110的端面和第二光纖120的端面之間的距離是否為預(yù)設(shè)腔長。當(dāng)?shù)谝还饫w110的端面和第二光纖120的端面之間的距離與預(yù)設(shè)腔長不相符時，通過第三電機323驅(qū)動安裝有第一光纖110的第一光纖夾具311沿平臺200的長度方向移動，或者通過第六電機423驅(qū)動安裝有第二光纖120的第二光纖夾具411沿平臺200的長度方向移動，以使得第一光纖110的端面和第二光纖120的端面之間的距離為用戶所需的非本征型光纖法珀傳感器的預(yù)設(shè)腔長。例如，如圖7所示，當(dāng)?shù)谝槐O(jiān)視器510和第二監(jiān)視器520的放大倍數(shù)保持不變，且第一監(jiān)視器510和第二監(jiān)視器520分別與毛細(xì)玻璃管130的距離也均保持不變時，可以在第一監(jiān)視器510所顯示的圖像上設(shè)置第一基準(zhǔn)線511和第二基準(zhǔn)線512。且第一基準(zhǔn)線511和第二基準(zhǔn)線512之間的距離為用戶所需的非本征型光纖法珀傳感器的預(yù)設(shè)腔長。此時，通過第三電機323驅(qū)動安裝有第一光纖110的第一光纖夾具311沿平臺200的長度方向移動，使得第一光纖110的端面位于第一基準(zhǔn)線511處;通過第六電機423驅(qū)動安裝有第二光纖120的第二光纖夾具411沿平臺200的長度方向移動，使得第二光纖120的端面位于第二基準(zhǔn)線512處，即可以使得第一光纖110的端面和第二光纖120的端面之間的距離為用戶所需的非本征型光纖法珀傳感器的預(yù)設(shè)腔長。
[0059]具體的，第一監(jiān)視器510包括第一探頭及用于顯示第一探頭采集到的圖像的第一顯示模塊，第二監(jiān)視器520包括第二探頭及用于顯示第二探頭采集到的圖像的第二顯示模塊。當(dāng)然，第一顯示模塊和第二顯示模塊可以是同一個顯示模塊，例如，可以在同一個顯示屏上顯示第一探頭采集的圖像和第二探頭采集的圖像。優(yōu)選的，所述第一探頭與所述第二探頭分別沿毛細(xì)玻璃管130的兩個相互垂直的徑向方向設(shè)置。
[0060]第一探頭和第二探頭均對準(zhǔn)第一預(yù)設(shè)初始位置時，第一顯示模塊上所顯示的是第一探頭采集的第一預(yù)設(shè)像平面上的第一圖像，第二顯示模塊上所顯示的是第二探頭采集的第二預(yù)設(shè)像平面上的第二圖像，由于第一圖像和第二圖像分別為沿毛細(xì)玻璃管130徑向方向的兩個相互垂直的視場下第一光纖110的端面與毛細(xì)玻璃管130的一個端面的相對位置示意圖。因此，當(dāng)?shù)谝粓D像或第二圖像上第一光纖110的中心軸線與毛細(xì)玻璃管130的中心軸線存在錯位時，第一驅(qū)動組件320驅(qū)動安裝有第一光纖110的第一光纖夾具311沿平臺200的寬度方向或沿垂直于平臺200方向移動，直至第一圖像或第二圖像上第一光纖110的中心軸線與毛細(xì)玻璃管130的中心軸線均對準(zhǔn)。此時，可以認(rèn)為第一光纖110的中心軸線與毛細(xì)玻璃管130的中心軸線已對準(zhǔn)。第一探頭和第二探頭均對準(zhǔn)第二預(yù)設(shè)初始位置時，原理與第一探頭和第二探頭均對準(zhǔn)第一預(yù)設(shè)初始位置時相同，此處不再贅述。
[0061]此外，本實施例中，除了采用上述監(jiān)測機構(gòu)之外，還可以采用另外一種監(jiān)測機構(gòu)。
[0062]如圖8所示，所述監(jiān)測機構(gòu)包括垂直于平臺200方向上設(shè)置的第三監(jiān)視器530及用于將第三監(jiān)視器530由第一預(yù)設(shè)高度移動到第二預(yù)設(shè)高度的監(jiān)視器驅(qū)動組件540。監(jiān)視器驅(qū)動組件540與第三監(jiān)視器530連接。其中，第三監(jiān)視器530包括第三探頭和用于顯示第三探頭采集到的圖像的第三顯示模塊。監(jiān)視器驅(qū)動組件540可以包括步進電機，當(dāng)然，監(jiān)視器驅(qū)動組件540也可以用微分頭或其它類似結(jié)構(gòu)代替。
[0063]此外，所述第一預(yù)設(shè)初始位置處設(shè)置有開口豎直向上的第一V型反射槽，第一光纖110及毛細(xì)玻璃管130放置于所述第一V型反射槽內(nèi)，所述第一V型反射槽包括對稱設(shè)置的第一反射鏡551和第二反射鏡552。同理，所述第二預(yù)設(shè)初始位置處也設(shè)置有開口豎直向上的第二V型反射槽，第二光纖120及毛細(xì)玻璃管130放置于所述第二V型反射槽內(nèi)。所述第二V型反射槽包括對稱設(shè)置的第三反射鏡和第四反射鏡。其中，所述第一V型反射槽的夾角及所述第二 V型反射槽的夾角均為第二預(yù)設(shè)角度。需要說明的是，第一 V型反射槽和第二 V型反射槽均沿平臺200的長度方向設(shè)置，第一 V型反射槽的夾角表示的是第一反射鏡551和第二反射鏡552的夾角，同理所述第二V型反射槽的夾角表示的是第三反射鏡和第四反射鏡的夾角。
[0064]通過第三監(jiān)視器530對第一預(yù)設(shè)初始位置處的圖像進行采集的具體方法為:
[0065]如圖8所示，當(dāng)?shù)谌筋^位于所述第一預(yù)設(shè)高度時，所述第三探頭發(fā)出的光束聚焦在C點處，此時，第三探頭的下邊緣與C點的距離為L1+L2+L3。此時，第三顯示模塊上顯示的圖像為垂直于平臺200的視場下得到的第一光纖110的端面與毛細(xì)玻璃管130的一個端面的相對位置示意圖。
[0066]當(dāng)監(jiān)視器驅(qū)動組件540沿圖8中的箭頭方向驅(qū)動所述第三探頭到達(dá)第二預(yù)設(shè)高度時，第三探頭發(fā)出的光束分別通過所述第一反射鏡551反射后聚焦在A點，通過第二反射鏡552反射后聚焦在B點，此時，所述第三探頭的下邊緣與C點的距離為L2。此時，第三顯示模塊上顯示的圖像為沿平臺200的寬度方向上的視場下得到的第一光纖110的端面與毛細(xì)玻璃管130的一個端面的相對位置示意圖。
[0067]其中，如圖8所示，C點為所述第一V形反射槽的垂直于平臺200方向的中心軸線與毛細(xì)玻璃管130的交點中最靠近第三探頭的下邊緣的點。A點、B點和C點均位于毛細(xì)玻璃管130的同一圓截面的外圓周上，且AC段的弧長及BC段的弧長均為所述外圓周周長的四分之一。LI為A點到與A點同側(cè)的第一反射鏡551的距離，同時也是B點到與B點同側(cè)的第二反射鏡552的距離;L3為所述毛細(xì)玻璃管130的半徑。具體的，第一預(yù)設(shè)高度和第二預(yù)設(shè)高度與具體的第三探頭的焦距、LI以及毛細(xì)玻璃管130的半徑L3有關(guān)。
[0068]第一驅(qū)動組件320先后根據(jù)第三探頭位于所述第一預(yù)設(shè)高度時第三顯示模塊上顯示的圖像和第三探頭位于所述第二預(yù)設(shè)高度時第三顯示模塊上顯示的圖像驅(qū)動安裝有第一光纖110的第一光纖夾具311沿平臺200的寬度方向或沿垂直于平臺200方向移動，即可以將第一光纖110的中心軸線和毛細(xì)玻璃管130的中心軸線對準(zhǔn)。
[0069]將第三探頭對準(zhǔn)第二預(yù)設(shè)初始位置時，第二驅(qū)動組件420根據(jù)第三顯示模塊顯示的圖像驅(qū)動安裝有第二光纖120的第二光纖夾具411沿平臺200的寬度方向或沿垂直于平臺200方向移動，即可以將第二光纖120的中心軸線和毛細(xì)玻璃管130的中心軸線對準(zhǔn)。具體的監(jiān)測方法與上述的通過第三監(jiān)視器530對第一預(yù)設(shè)初始位置處的圖像進行采集的方法相同，此處不再贅述。
[0070]當(dāng)然，通過第三電機323驅(qū)動第一光纖夾具沿平臺200的長度方向移動使得第一光纖110的端面位于第一預(yù)設(shè)位置，通過第六電機423驅(qū)動第二光纖夾具沿平臺200的長度方向移動使得第二光纖120的端面位于第二預(yù)設(shè)位置后，通過第三監(jiān)視器530也可以對第一預(yù)設(shè)位置和第二預(yù)設(shè)位置處的圖像進行采集。通過監(jiān)視器驅(qū)動組件540調(diào)節(jié)第三探頭的高度，直至在第三顯示模塊中可以得到第一光纖110的端面和第二光纖120的端面的清晰圖像。
[0071]上述的兩種監(jiān)測機構(gòu)中，第一監(jiān)視器510、第二監(jiān)視器520和第三監(jiān)視器530可以采用數(shù)字光學(xué)顯微鏡，也可以采用包括CCD和顯示屏的圖像采集裝置。
[0072]進一步的，如圖8所示，本發(fā)明實施例提供的光纖傳感器制作裝置的固定機構(gòu)600包括高壓放電模塊610與電極。優(yōu)選的，所述電極靠近毛細(xì)玻璃管130表面，且沿毛細(xì)玻璃管130的徑向方向設(shè)置。所述電極與高壓放電模塊610耦合，所述電極用于在高壓作用下?lián)舸┛諝夥懦鲭娀∫允沟谝还饫w110與毛細(xì)玻璃管130在第一預(yù)設(shè)焊點處熱熔接以及第二光纖120與毛細(xì)玻璃管130在第二預(yù)設(shè)焊點處熱熔接。具體的，可以通過第三驅(qū)動組件210驅(qū)動平臺200沿平臺200的長度方向移動，使得電極先后對準(zhǔn)第一預(yù)設(shè)焊點和第二預(yù)設(shè)焊點。如圖9和圖10所示，為了進一步提高焊接的牢固性，可以靠近毛細(xì)玻璃管130表面，且沿毛細(xì)玻璃管130的徑向方向設(shè)置兩個電極。所述兩個電極分別定義為第一電極621和第二電極622，第一電極621和第二電極622均與所述高壓放電模塊610親合。優(yōu)選的，第一電極621和第二電極622設(shè)置在沿平臺200的寬度方向上，且第一電極621和第二電極622相對于毛細(xì)玻璃管130的中心軸線對稱。
[0073]由于光纖法珀傳感器的應(yīng)變傳感公式為:ε=Δ 1/L，其中ε為傳感器測得的應(yīng)變量，Δ I為F-P腔長的變化量，L為標(biāo)距，所述標(biāo)距為第一光纖110與毛細(xì)玻璃管130的固定點與第二光纖120與毛細(xì)玻璃管130的固定點之間的距離，即本實施例中第一預(yù)設(shè)焊點與所述第二預(yù)設(shè)焊點之間的間距。可見，標(biāo)距的控制精度將直接影響傳感器的傳感精度。因此，在保證第一光纖110和第二光纖120分別與毛細(xì)玻璃管130穩(wěn)定固定的同時，還需要保證標(biāo)距的控制第一預(yù)設(shè)焊點與所述第二預(yù)設(shè)焊點的之間間距的滿足預(yù)設(shè)要求。
[0074]本實施例中，所述第一預(yù)設(shè)焊點與所述第二預(yù)設(shè)焊點的之間的間距控制方式具體可以為:在平臺200或毛細(xì)玻璃管130表面標(biāo)記第一預(yù)設(shè)焊點的位置，第三驅(qū)動組件210驅(qū)動平臺200沿平臺200的長度方向移動，使得電極與標(biāo)記的第一預(yù)設(shè)焊點處對準(zhǔn)。如圖9所示，第一電極621和第二電極622同時在高壓作用下?lián)舸┛諝夥懦鲭娀∫允沟诙饫w120與毛細(xì)玻璃管130在第一預(yù)設(shè)焊點處熱熔接。第三驅(qū)動組件210根據(jù)所述預(yù)設(shè)要求繼續(xù)驅(qū)動平臺200沿平臺200的長度方向移動一定距離使得電極對準(zhǔn)第二預(yù)設(shè)焊點，如圖11所示。其中，所述距離為所制作的非本征型光纖法珀傳感器的標(biāo)距，第一電極621和第二電極622同時在高壓作用下?lián)舸┛諝夥懦鲭娀∫允沟谝还饫w110與毛細(xì)玻璃管130在第二預(yù)設(shè)焊點處熱熔接。
[0075]本發(fā)明實施例米用電極放電恪融的方式將第一光纖110和第二光纖120分別與毛細(xì)玻璃管130固定。該技術(shù)較為成熟、價格低廉，可以大幅降低非本征型光纖法珀傳感器的制作成本，為商業(yè)化生產(chǎn)提供可能。傳統(tǒng)的膠粘的方式，粘膠在經(jīng)過一段時間后會老化、蠕變，影響F-P腔的腔長，進而導(dǎo)致傳感器的測量精度降低；同時膠的流動性使得非本征型光纖法珀傳感器的標(biāo)距很難被控制為一個固定值，導(dǎo)致不同傳感器的測量結(jié)果可能存在差異。因此相對于采用傳統(tǒng)的膠粘的方式制成的非本征型光纖法珀傳感器，本實施例提供的光纖傳感器制作裝置采用電極放電熔融的方式制成的非本征型光纖法珀傳感器精度更高、穩(wěn)定性更好、壽命更長。
[0076]另外，為了有效地保證本發(fā)明實施例提供的光纖傳感器制作裝置制作的非本征型光纖法珀傳感器的精度，第一驅(qū)動組件320、第二驅(qū)動組件420、第三驅(qū)動組件210和監(jiān)視器驅(qū)動組件540的最小步距均在微米級。第一監(jiān)視器510、第二監(jiān)視器520和第三監(jiān)視器530的分辨率也均達(dá)到微米級，以使得非本征型光纖法珀傳感器的腔長精度和標(biāo)距精度均能有效地控制在微米級，也有利于提高第一光纖110插入毛細(xì)玻璃管130及第二光纖120插入毛細(xì)玻璃管130的準(zhǔn)確度，從而提高本發(fā)明實施例提供的光纖傳感器制作裝置制作的非本征型光纖法珀傳感器的成品率。
[0077]如圖12所示，本發(fā)明實施例還提供了一種光纖傳感器制作方法，應(yīng)用于上述的傳感器制作裝置，用于制作非本征型光纖法布里-珀羅傳感器。非本征型光纖法布里-珀羅傳感器包括第一光纖、第二光纖及毛細(xì)管。所述光纖傳感器制作裝置包括第一插入機構(gòu)、第二插入機構(gòu)、監(jiān)測機構(gòu)及固定機構(gòu)。所述方法包括:
[0078]步驟SI1:所述第一插入機構(gòu)根據(jù)所述監(jiān)測機構(gòu)采集的所述第一預(yù)設(shè)初始位置處的圖像驅(qū)動所述第一光纖的中心軸線與所述毛細(xì)管的中心軸線對準(zhǔn)，并驅(qū)動所述第一光纖沿所述毛細(xì)管的中心軸線移動從而插入所述毛細(xì)管中，以使所述第一光纖的端面位于所述毛細(xì)管中的第一預(yù)設(shè)位置；
[0079]步驟S12:所述第二插入機構(gòu)根據(jù)所述監(jiān)測機構(gòu)采集的所述第二預(yù)設(shè)初始位置處的圖像驅(qū)動所述第二光纖的中心軸線與所述毛細(xì)管的中心軸線對準(zhǔn)，并驅(qū)動所述第二光纖沿所述毛細(xì)管的中心軸線移動從而插入所述毛細(xì)管中，以使所述第二光纖的端面位于所述毛細(xì)管中的第二預(yù)設(shè)位置；
[0080]步驟S13:根據(jù)預(yù)設(shè)腔長和所述監(jiān)測機構(gòu)所采集的所述第一預(yù)設(shè)位置和所述第二預(yù)設(shè)位置處的圖像，通過第一插入機構(gòu)和所述第二插入機構(gòu)調(diào)節(jié)所述第一光纖的端面與所述第二光纖的端面之間的距離；
[0081]步驟S13中，當(dāng)根據(jù)監(jiān)測機構(gòu)在所述第一預(yù)設(shè)位置和第二預(yù)設(shè)位置處采集的圖像得到:第一預(yù)設(shè)位置與第二預(yù)設(shè)位置之間的距離，即毛細(xì)管中第一光纖的端面與第二光纖的端面之間的距離與預(yù)設(shè)腔長不符時，通過所述第一插入機構(gòu)驅(qū)動所述第一光纖沿毛細(xì)管的中心軸線方向移動，或者也可以通過所述第二插入機構(gòu)驅(qū)動所述第二光纖沿毛細(xì)管的中心軸線方向移動，直至監(jiān)測機構(gòu)在所述第一預(yù)設(shè)位置和第二預(yù)設(shè)位置處采集的圖像中第一光纖的端面與第二光纖的端面之間的距離與用戶想要制作的非本征型光纖法布里-珀羅傳感器的預(yù)設(shè)腔長相等。
[0082]步驟S14:所述固定機構(gòu)將所述第一光纖與所述毛細(xì)管固定以及將所述第二光纖與所述毛細(xì)管固定。
[0083]步驟S14中，所述固定機構(gòu)可以采用粘膠機構(gòu)，通過膠粘的方式實現(xiàn)第一光纖和第二光纖分別與毛細(xì)管的固定。所述固定機構(gòu)也可以采用激光焊接機構(gòu)，激光焊接機構(gòu)發(fā)射激光將第一光纖和第二光纖分別與毛細(xì)管熔融焊接到一起。此外，所述固定機構(gòu)還可以采用電極放電熔接機構(gòu)，通過電極放電熔融的方式將第一光纖和第二光纖分別與毛細(xì)管熔融焊接到一起。本實施例中，所述固定機構(gòu)優(yōu)選采用電極放電熔接機構(gòu)，即通過電極放電熔融的方式將第一光纖和第二光纖分別與毛細(xì)管熔融焊接到一起。
[0084]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的方法的具體工作過程，可以參考前述系統(tǒng)、裝置和單元實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。
[0085]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0086]此外，術(shù)語“水平”、“豎直”、“垂直”等術(shù)語并不表示要求部件絕對水平或垂直，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對“豎直”而言更加水平，并不是表示該結(jié)構(gòu)一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。
[0087]在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0088]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種光纖傳感器制作裝置，用于制作非本征型光纖法布里-珀羅傳感器，其特征在于，所述非本征型光纖法布里-珀羅傳感器包括第一光纖、第二光纖及毛細(xì)管，所述光纖傳感器制作裝置包括第一插入機構(gòu)、第二插入機構(gòu)、監(jiān)測機構(gòu)及固定機構(gòu)； 所述第一插入機構(gòu)用于在第一預(yù)設(shè)初始位置處驅(qū)動所述第一光纖的中心軸線與所述毛細(xì)管的中心軸線對準(zhǔn)，并驅(qū)動所述第一光纖沿所述毛細(xì)管的中心軸線移動從而插入所述毛細(xì)管中，以使所述第一光纖的端面位于所述毛細(xì)管中的第一預(yù)設(shè)位置； 所述第二插入機構(gòu)用于在第二預(yù)設(shè)初始位置處驅(qū)動所述第二光纖的中心軸線與所述毛細(xì)管的中心軸線對準(zhǔn)，并驅(qū)動所述第二光纖沿所述毛細(xì)管的中心軸線移動從而插入所述毛細(xì)管中，以使所述第二光纖的端面位于所述毛細(xì)管中的第二預(yù)設(shè)位置； 所述第一插入機構(gòu)和所述第二插入機構(gòu)還用于根據(jù)預(yù)設(shè)腔長和所述監(jiān)測機構(gòu)采集到的所述第一預(yù)設(shè)位置和所述第二預(yù)設(shè)位置處的圖像調(diào)節(jié)所述第一光纖端面與所述第二光纖端面之間的距離； 所述監(jiān)測機構(gòu)用于采集所述第一預(yù)設(shè)初始位置的圖像、所述第二預(yù)設(shè)初始位置的圖像以及所述第一預(yù)設(shè)位置和所述第二預(yù)設(shè)位置處的圖像； 所述固定機構(gòu)用于將所述第一光纖與所述毛細(xì)管固定以及將所述第二光纖與所述毛細(xì)管固定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括平臺，所述第一插入機構(gòu)和所述第二插入機構(gòu)均位于所述平臺上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于: 所述第一插入機構(gòu)包括第一驅(qū)動組件與第一夾具組件，所述第二插入機構(gòu)包括第二驅(qū)動組件與第二夾具組件，所述第一夾具組件及所述第二夾具組件均位于所述平臺上，所述第一夾具組件包括第一光纖夾具和第一毛細(xì)管夾具，所述第二夾具組件包括第二光纖夾具和第二毛細(xì)管夾具； 所述第一驅(qū)動組件用于驅(qū)動所述第一光纖夾具沿所述平臺的長度方向、所述平臺的寬度方向以及垂直于所述平臺的方向移動； 所述第二驅(qū)動組件用于驅(qū)動所述第二光纖夾具沿所述平臺的長度方向、所述平臺的寬度方向以及垂直于所述平臺的方向移動； 其中，所述平臺的長度方向與所述毛細(xì)管的中心軸線方向平行。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述第一驅(qū)動組件包括用于驅(qū)動所述第一光纖夾具沿所述平臺的寬度方向移動的第一電機、用于驅(qū)動所述第一光纖夾具沿垂直于所述平臺的方向移動的第二電機及用于驅(qū)動所述第一光纖夾具沿所述平臺的長度方向移動的第三電機，所述第二驅(qū)動組件包括用于驅(qū)動所述第二光纖夾具沿所述平臺的寬度方向移動的第四電機、用于驅(qū)動所述第二光纖夾具沿垂直于所述平臺的方向移動的第五電機及用于驅(qū)動所述第二光纖夾具沿所述平臺的長度方向移動的第六電機。5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括第三驅(qū)動組件，所述第三驅(qū)動組件用于驅(qū)動所述平臺沿所述毛細(xì)管的中心軸線方向移動。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述固定機構(gòu)包括高壓放電模塊與電極，所述電極與所述高壓放電模塊耦合，所述電極用于在高壓作用下?lián)舸┛諝夥懦鲭娀∫允顾龅谝还饫w與所述毛細(xì)管在第一預(yù)設(shè)焊點處熱熔接以及使所述第二光纖與所述毛細(xì)管在第二預(yù)設(shè)焊點處熱熔接，所述第一預(yù)設(shè)焊點與所述第二預(yù)設(shè)焊點之間的間距滿足預(yù)設(shè)要求。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述監(jiān)測機構(gòu)包括第一監(jiān)視器及第二監(jiān)視器，所述第一監(jiān)視器與所述第二監(jiān)視器垂直放置，所述第一監(jiān)視器用于監(jiān)測第一預(yù)設(shè)像平面上所述第一光纖的中心軸線或所述第二光纖的中心軸線與所述毛細(xì)管的中心軸線的相對位置，所述第二監(jiān)視器用于監(jiān)測第二預(yù)設(shè)像平面上所述第一光纖的中心軸線或所述第二光纖的中心軸線與所述毛細(xì)管的中心軸線的相對位置，其中所述第一預(yù)設(shè)像平面與所述第二預(yù)設(shè)像平面相互垂直。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述監(jiān)測機構(gòu)包括第三監(jiān)視器及用于將所述第三監(jiān)視器由第一預(yù)設(shè)高度移動到第二預(yù)設(shè)高度的監(jiān)視器驅(qū)動組件，所述監(jiān)視器驅(qū)動組件與所述第三監(jiān)視器連接； 所述第一預(yù)設(shè)初始位置處設(shè)置有開口豎直向上的第一 V型反射槽，所述第一光纖及所述毛細(xì)管放置于所述第一V型反射槽內(nèi)； 所述第二預(yù)設(shè)初始位置處也設(shè)置有開口豎直向上的第二 V型反射槽，所述第二光纖及所述毛細(xì)管放置于所述第二V型反射槽內(nèi)； 其中，所述第一V型反射槽的夾角及所述第二V型反射槽的夾角均為第二預(yù)設(shè)角度。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于， 所述第三監(jiān)視器位于所述第一預(yù)設(shè)高度時，所述第三監(jiān)視器發(fā)出的光束聚焦在C點處，此時，所述第三監(jiān)視器與C點的距離為L1+L2+L3; 所述第三監(jiān)視器位于所述第二預(yù)設(shè)高度時，所述第三監(jiān)視器發(fā)出的光束通過所述第一V形反射槽反射后聚焦在A點和B點或通過所述第二 V形反射槽的反射后聚焦在A點和B點處，此時，所述第三監(jiān)視器與C點的距離為L2; 其中，C點為所述第一 V形反射槽或所述第二 V形反射槽的垂直于所述平臺方向的中心軸線與所述毛細(xì)管的交點中最靠近所述第三監(jiān)視器的點，A點、B點和C點均位于所述毛細(xì)管的同一圓截面的外圓周上，且AC段的弧長及BC段的弧長均為所述外圓周周長的四分之一，A點到與A點同側(cè)的反射鏡的距離以及B點到與B點同側(cè)的反射鏡的距離均為LI，L3為所述毛細(xì)管的半徑。10.—種光纖傳感器制作方法，應(yīng)用于如權(quán)利要求1-9中任一項所述的光纖傳感器制作裝置，用于制作非本征型光纖法布里-珀羅傳感器，其特征在于，所述方法包括: 第一插入機構(gòu)根據(jù)監(jiān)測機構(gòu)采集的第一預(yù)設(shè)初始位置處的圖像驅(qū)動第一光纖的中心軸線與毛細(xì)管的中心軸線對準(zhǔn)，并驅(qū)動所述第一光纖沿所述毛細(xì)管的中心軸線移動從而插入所述毛細(xì)管中，以使所述第一光纖的端面位于所述毛細(xì)管中的第一預(yù)設(shè)位置； 第二插入機構(gòu)根據(jù)所述監(jiān)測機構(gòu)采集的第二預(yù)設(shè)初始位置處的圖像驅(qū)動第二光纖的中心軸線與所述毛細(xì)管的中心軸線對準(zhǔn)，并驅(qū)動所述第二光纖沿所述毛細(xì)管的中心軸線移動從而插入所述毛細(xì)管中，以使所述第二光纖的端面位于所述毛細(xì)管中的第二預(yù)設(shè)位置； 根據(jù)預(yù)設(shè)腔長和所述監(jiān)測機構(gòu)所采集的所述第一預(yù)設(shè)位置和所述第二預(yù)設(shè)位置處的圖像，通過所述第一插入機構(gòu)和所述第二插入機構(gòu)調(diào)節(jié)所述第一光纖的端面與所述第二光纖的端面之間的距離； 固定機構(gòu)將所述第一光纖與所述毛細(xì)管固定以及將所述第二光纖與所述毛細(xì)管固定。
【文檔編號】G01B11/16GK105890535SQ201610178991
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】陳偉民, 李競飛, 雷小華, 許亨藝
【申請人】重慶大學(xué)