專利名稱：基于微彎損耗的多層型高精度光纖檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光纖彎曲損耗檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于光纖微彎損耗的多層型的高精度光纖檢測裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有光纖檢測裝置的種類非常多，主要包括光強(qiáng)度調(diào)整型光纖傳感器、光纖光柵 傳感器、光纖干涉?zhèn)鞲衅鞯榷喾N類型，后兩者的特點(diǎn)是傳感靈敏度高，但是實(shí)際應(yīng)用過程 中，存在設(shè)備復(fù)雜、使用運(yùn)行成本高等缺陷和不足，從而使得光纖傳感器的應(yīng)用推廣受到很 大限制。尤其是對較高靈敏度的光纖傳感器，其會響應(yīng)使用過程中各種環(huán)境條件的改變情 形，如光纖干涉?zhèn)鞲衅?，由于其靈敏度很高，但當(dāng)其應(yīng)用于實(shí)際條件下后，發(fā)現(xiàn)溫度、氣壓、 振動等環(huán)境因素均會對其工作參數(shù)造成影響，因而實(shí)際使用時，不得不采取多種措施來防 止和剔除上述環(huán)境因素的影響，從而使得其監(jiān)測設(shè)備的結(jié)構(gòu)越來越趨于復(fù)雜，運(yùn)行使用成 本大幅提高。而光纖微彎傳感器是一種光強(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實(shí)現(xiàn)的。通過改變 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)光纖受到彎曲擾動的時候，將會產(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 (- γ S)其中，Pout和Pin分別為輸出和輸入光功率，、是彎曲損耗系數(shù)，S為彎曲弧長。 可以看出光纖的彎曲損耗系數(shù)Y越大，即光纖彎曲半徑越小，則損耗越大，但彎曲半徑過 小會導(dǎo)致光纖壽命大幅度減少，影響衰減器的使用壽命，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，若增加彎曲弧長S，則可增大衰減，可 以通過大幅度增加彎曲弧長S，達(dá)到大幅度提高光纖衰減器的動態(tài)范圍和精度的目的。現(xiàn)有的微彎光纖傳感裝置都是一層結(jié)構(gòu)，為延長有效彎曲光纖的長度，目前的方 法是在這一層結(jié)構(gòu)中將光纖在該平面螺旋盤繞多圈，達(dá)到延長有效彎曲光纖的目的，但這 樣仍不能解決現(xiàn)有的微彎型光纖傳感器的有效變化距離最大只有數(shù)百微米的現(xiàn)狀，并且很 難對光纖的最小彎曲曲率進(jìn)行有效的控制，這樣限制了該類光纖傳感器的使用壽命和使用 范圍。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種基于光纖微彎損耗的多層型 光纖檢測裝置，該檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、操作方法方便且使用方式靈活、具有一定 的環(huán)境抗干擾能力、靈敏度高，由于是多層微彎結(jié)構(gòu)，使該光纖檢測裝置具有使用壽命長、 精度高的特點(diǎn)。[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種基于微彎損耗的多層 型高精度光纖檢測裝置，其特征在于包括至少由三塊互相平行的、兩兩相對的、具有相互 錯開變形齒的板構(gòu)成的兩層微彎變形器，一根信號光纖的至少有兩個部分分別夾持在兩層 微彎變形器之間，信號光纖的兩端接延長光纖。當(dāng)有應(yīng)力作用在微彎變形器時，兩層微彎變形器會同時對應(yīng)力做出響應(yīng)，從而使 信號光纖的有效彎曲長度兩倍于單層的微彎變形器，從而提高了該光纖檢測裝置的精度和 靈敏度，同時增加了整個微彎變形器的變化距離，并可以減少信號光纖的彎曲曲率，從而延 長了信號光纖的使用壽命。同樣的方法可以做到三層、四層等更多層的微彎變形器，從而可 以使本實(shí)用新型的光纖檢測裝置具有很高的精度和靈敏度。本實(shí)用新型的光纖傳感器解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是所述的構(gòu)成每層微彎變 形器的兩塊板之間有彈性元件。本實(shí)用新型的光纖傳感器解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是所述的構(gòu)成微彎變形器 的板由導(dǎo)軌串在一起。本實(shí)用新型的光纖傳感器解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是所述的延長光纖接測試 單元。本實(shí)用新型的光纖傳感器解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是所述的信號光纖的一端 的延長光纖接光反射裝置，如反射鏡或光纖光柵。本實(shí)用新型的光纖傳感器解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是所述的信號光纖的一端 的延長光纖接1X2光分路器的1端，1X2光分路器的2端分別接光源和光功率計(jì)。本實(shí)用新型的光纖傳感器解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是所述的信號光纖被防水 材料包覆。本實(shí)用新型的光纖傳感器解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是所述的防水材料是阻水油膏。本實(shí)用新型的光纖傳感器解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是所述信號光纖為外部包 有多層光纖保護(hù)層的光纖，如緊套光纖、碳涂覆光纖、聚酰亞胺涂覆光纖等；所述信號光纖 也可以是塑料光纖、多芯光纖、細(xì)徑光纖或光子 晶體光纖。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、基于微彎損耗的多層型高精度光纖檢測裝置，該傳感器結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、操 作方法方便且使用方式靈活、具有一定的環(huán)境抗干擾能力、靈敏度高；2、基于微彎損耗的多層型高精度光纖檢測裝置，因由多層微彎變形器構(gòu)成，大大 增加了信號光纖的有效彎曲長度，一方面增加了檢測的精度和靈敏度，并可以減少信號光 纖的彎曲曲率，從而延長了信號光纖的使用壽命，使該光纖檢測裝置具有使用壽命長的特占.
^ \\\ 3、本實(shí)用新型的光纖檢測裝置由于采用了多層微彎變形器，從而可以使本光纖檢 測裝置可以響應(yīng)更大的應(yīng)力作用距離，擴(kuò)展了該裝置的使用范圍。綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、加工制作方便且使用方式靈活、靈敏 度高、使用效果好，所具有多層微彎變形器結(jié)構(gòu)可以大幅度減少信號光纖彎曲曲率，并大幅 度延長了信號光纖的有效長度，使本實(shí)用新型的光纖檢測裝置具有更好的精度和更長的使 用壽命。[0024]下面通過附圖和實(shí)施例，對實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1為本實(shí)用新型第一具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型第二具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2中的A-A'剖面結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明
權(quán)利要求基于微彎損耗的多層型高精度光纖檢測裝置，其特征在于包括至少由三塊互相平行的、兩兩相對的、具有相互錯開變形齒的板構(gòu)成的兩層微彎變形器，一根信號光纖的至少有兩個部分分別夾持在每層微彎變形器之間，信號光纖的兩端接延長光纖。
2.按照權(quán)利要求1所述的基于微彎損耗的多層型高精度光纖檢測裝置，其特征在于 所述的構(gòu)成每層微彎變形器的兩塊板之間有彈性元件。
3.按照權(quán)利要求1所述的基于微彎損耗的多層型高精度光纖檢測裝置，其特征在于 所述的構(gòu)成微彎變形器的板由導(dǎo)軌串在一起。
4.按照權(quán)利要求1所述的基于微彎損耗的多層型高精度光纖檢測裝置，其特征在于 所述的延長光纖接測試單元。
5.按照權(quán)利要求1所述的基于微彎損耗的多層型高精度光纖檢測裝置，其特征在于 所述的信號光纖的一端的延長光纖接光反射裝置。
6.按照權(quán)利要求5所述的基于微彎損耗的多層型高精度光纖檢測裝置，其特征在于 所述的信號光纖的一端的延長光纖接1 X 2光分路器的1端，1 X 2光分路器的2端分別接光 源和光功率計(jì)。
7.按照權(quán)利要求1所述的基于微彎損耗的多層型高精度光纖檢測裝置，其特征在于 所述的信號光纖被防水材料包覆。
8.按照權(quán)利要求1所述的基于微彎損耗的多層型高精度光纖檢測裝置，其特征在于 所述的防水材料是阻水油膏。
9.按照權(quán)利要求1所述的基于微彎損耗的多層型高精度光纖檢測裝置，其特征在于 所述信號光纖為外部包有多層光纖保護(hù)層的光纖。
10.按照權(quán)利要求1所述的基于微彎損耗的多層型高精度光纖檢測裝置，其特征在于 所述信號光纖是塑料光纖、多芯光纖、細(xì)徑光纖或光子晶體光纖。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于微彎損耗的多層型高精度光纖檢測裝置，包括至少由三塊互相平行的、兩兩相對的、具有相互錯開變形齒的板構(gòu)成的兩層微彎變形器，一根信號光纖的至少有兩個部分分別夾持在每層微彎變形器之間，信號光纖的兩端接延長光纖。這樣相當(dāng)于兩個微彎傳感器的疊加，使有效的信號光纖長度大大延長，并減少了信號光纖的彎曲曲率和增加了本實(shí)用新型的光纖檢測裝置的響應(yīng)距離范圍，不僅提高本實(shí)用新型的精度和靈敏度，同時延長了信號光纖的使用壽命，同樣可以將微彎變形器增加到三層、四層等多層，進(jìn)一步提高精度和靈敏度，使本實(shí)用新型的裝置具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號G01M11/02GK201772993SQ20102025762
公開日2011年3月23日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者杜兵, 杜蔚, 杜迎濤 申請人:西安金和光學(xué)科技有限公司