本發(fā)明涉及光纖傳感領(lǐng)域，尤其涉及一種提高光纖水聽(tīng)器一致性的光纖繞制方法及模具。

背景技術(shù)：

基于光纖傳感原理的光纖水聽(tīng)器作為一種新型水聲探測(cè)器件，與傳統(tǒng)的壓電水聽(tīng)器相比，具有靈敏度高、頻響特性好、頻帶寬、“濕端”全光、抗電磁干擾、傳輸距離遠(yuǎn)以及便于大規(guī)模復(fù)用等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代聲納的一個(gè)重要發(fā)展方向。干涉型光纖水聽(tīng)器通過(guò)水下聲波對(duì)光纖的應(yīng)力作用改變光纖纖芯的折射率或長(zhǎng)度，從而引起在光纖中傳播光束的光程改變，導(dǎo)致相位發(fā)生變化，并得到有關(guān)水聲信息。因此，光纖環(huán)是光纖水聽(tīng)器核心器件之一，它的穩(wěn)定性直接影響光纖水聽(tīng)器的性能，光纖環(huán)繞制的好壞對(duì)光纖水聽(tīng)器頻響一致性有著很大的影響，光纖環(huán)的繞制技術(shù)是光纖水聽(tīng)器的關(guān)鍵技術(shù)之一。光纖環(huán)的繞制是把一段完整的光纖通過(guò)膠粘劑繞在固定的彈性臂骨架上，這其中光纖的排布，張力的選取，涂膠的均勻性等都將成為影響光纖環(huán)因素的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的繞纖過(guò)程中，光纖排布間隙可能不盡相同，并且張力的選取也沒(méi)有明確的依據(jù)，涂膠過(guò)程中利用一直刷子將光纖表面涂均勻，然后將多余的膠擦去，這種方式存在弊端：1.光纖如果排列不緊密，會(huì)導(dǎo)致繞第二層光纖時(shí)，存在搭纖的現(xiàn)象，導(dǎo)致整個(gè)光纖環(huán)上的光纖高低不平2.張力過(guò)小不能保證光纖與彈性筒的緊密耦合,張力過(guò)大，光纖在繞制過(guò)程中會(huì)被損壞3.人為利用刷子除去多余的膠液時(shí)，由于不能保證膠液除去干凈，造成光纖環(huán)表面不平整；4.只能將光纖繞制層表面的膠液去掉，不能將繞制層下面的多余的膠液去掉，從而造成膠液堆積；5.工作時(shí)存在掉毛的風(fēng)險(xiǎn)，使光纖環(huán)內(nèi)殘留雜物。

光纖水聽(tīng)器是通過(guò)光纖環(huán)中光纖長(zhǎng)度的變化來(lái)獲取聲信息的，經(jīng)上述分析，按照傳統(tǒng)制作光纖環(huán)的方法會(huì)導(dǎo)致光纖水聽(tīng)器獲取聲信息的能力不均勻，不穩(wěn)定，導(dǎo)致整個(gè)水聽(tīng)器頻響一致性的降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：相比于現(xiàn)有技術(shù)，提供了一種提高光纖水聽(tīng)器一致性的光纖繞制方法，使得光纖環(huán)上的光纖排列緊密，并且光纖的外表面涂膠均勻。

本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面，提供了一種提高光纖水聽(tīng)器一致性的光纖繞制方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：測(cè)量光纖環(huán)的橫截面的直徑，根據(jù)所述直徑得出橫截面的周長(zhǎng)，設(shè)定所繞光纖的匝數(shù)，根據(jù)橫截面的周長(zhǎng)和所繞光纖的匝數(shù)得出所繞光纖的長(zhǎng)度；

步驟二：根據(jù)光纖環(huán)的彈性壁壁厚和光纖長(zhǎng)度確定光纖繞制張力；

步驟三：從載纖盤(pán)導(dǎo)出的具有步驟二中的光纖繞制張力的光纖繞于導(dǎo)纖輪，并通過(guò)導(dǎo)纖輪的導(dǎo)向經(jīng)過(guò)進(jìn)膠輪使得光纖的外表面涂覆有膠，然后進(jìn)入光纖環(huán)芯軸的進(jìn)纖槽；

步驟四：將進(jìn)纖槽的光纖引入到彈性壁一端設(shè)置的第一卡槽的槽內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)光纖環(huán)，光纖從彈性壁的一端向彈性壁的另一端并排繞設(shè)于彈性壁的光纖繞制區(qū)的外表面，形成第一光纖層，然后光纖經(jīng)過(guò)彈性壁另一端設(shè)置的第二卡槽的槽繼續(xù)從彈性壁的另一端并排繞回到彈性壁的一端，依次循環(huán)纏繞，直到設(shè)定光纖的匝數(shù)繞完為止。

上述提高光纖水聽(tīng)器一致性的光纖繞制方法中，在所述步驟二中，根據(jù)光纖環(huán)的彈性壁壁厚和光纖長(zhǎng)度采用L4(3)正交試驗(yàn)方法確定光纖繞制張力。

上述提高光纖水聽(tīng)器一致性的光纖繞制方法中，在所述步驟三中，經(jīng)過(guò)進(jìn)膠輪后的光纖的外表面涂覆膠的厚度為0.5mm-1mm。

上述提高光纖水聽(tīng)器一致性的光纖繞制方法中，在所述步驟三中，所述膠為紫外膠。

上述提高光纖水聽(tīng)器一致性的光纖繞制方法中，在所述步驟四中，利用玻璃棒的一端將光纖引入到第一卡槽的槽內(nèi)。

上述提高光纖水聽(tīng)器一致性的光纖繞制方法中，在所述步驟四中，在光纖纏繞的過(guò)程中，玻璃棒的表面與正在纏繞的光纖相接觸。

上述提高光纖水聽(tīng)器一致性的光纖繞制方法中，在所述步驟四中，在所述步驟四中，使用CCD觀測(cè)光纖的纏繞過(guò)程。

上述提高光纖水聽(tīng)器一致性的光纖繞制方法中，在所述步驟四中，所述第一卡槽的數(shù)量為若干個(gè)，若干個(gè)第一卡槽沿著彈性壁一端的周向均勻分布。

上述提高光纖水聽(tīng)器一致性的光纖繞制方法中，在所述步驟四中，所述第二卡槽的數(shù)量為若干個(gè)，若干個(gè)第二卡槽沿著彈性壁另一端的周向均勻分布。

根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面，還提供了一種提高光纖水聽(tīng)器一致性的光纖繞制模具，所述模具包括：光纖環(huán)、載纖盤(pán)、導(dǎo)纖輪和進(jìn)膠輪；其中所述光纖環(huán)包括光纖環(huán)芯軸和彈性壁，其中，所述彈性壁套設(shè)于所述光纖環(huán)芯軸；所述光纖環(huán)芯軸的一端開(kāi)設(shè)有進(jìn)纖槽；所述彈性壁的一端設(shè)置有第一卡槽，第一卡槽的長(zhǎng)度方向與彈性壁的軸向垂直；所述彈性壁的另一端設(shè)置有第二卡槽，第二卡槽的長(zhǎng)度方向與彈性壁的軸向垂直。

上述提高光纖水聽(tīng)器一致性的光纖繞制模具中，所述第一卡槽的數(shù)量為若干個(gè)，若干個(gè)第一卡槽沿著彈性壁一端的周向均勻分布；所述第二卡槽的數(shù)量為若干個(gè)，若干個(gè)第二卡槽沿著彈性壁另一端的周向均勻分布。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明有效的控制了光纖環(huán)上光纖間隙的問(wèn)題，既能滿(mǎn)足光纖緊密貼合，又不會(huì)出現(xiàn)搭線的現(xiàn)象；

(2)本發(fā)明有效的解決了由于機(jī)械加工精度及其它因素,每層繞纖開(kāi)始時(shí)光纖與彈性壁緊密貼合較困難造成兩端的光纖高于其他部位的光纖的問(wèn)題；

(3)本發(fā)明利用正交實(shí)驗(yàn)的方法，選取彈性筒壁厚、光纖繞制張力、傳感光纖長(zhǎng)度3個(gè)因素，采用L4(3)正交試驗(yàn)確定合理張力，既保證了光纖與彈性壁的緊密耦合,又防止了制作過(guò)程中光纖張力過(guò)大容易損壞的問(wèn)題；

(4)本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的人為涂膠存在各種缺點(diǎn)：人為利用刷子除去多余的膠液時(shí)，不能保證膠液除去干凈，造成光纖環(huán)表面不平整，并且刷子掉毛的風(fēng)險(xiǎn)，使光纖環(huán)內(nèi)殘留雜物；只能將光纖繞制層表面的膠液去掉，不能將繞制層下面的多余的膠液去掉，從而造成膠液堆積。

附圖說(shuō)明

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的提高光纖水聽(tīng)器一致性的光纖繞制方法的示意圖；

圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的光纖環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的提高光纖水聽(tīng)器一致性的光纖繞制方法的示意圖。提高光纖水聽(tīng)器一致性的光纖繞制方法包括以下步驟：

步驟一：測(cè)量光纖環(huán)1的橫截面的直徑，根據(jù)所述直徑得出橫截面的周長(zhǎng)，設(shè)定所繞光纖的匝數(shù)，根據(jù)橫截面的周長(zhǎng)和所繞光纖的匝數(shù)得出所繞光纖的長(zhǎng)度；

步驟二：根據(jù)光纖環(huán)1的彈性壁12壁厚和光纖長(zhǎng)度確定光纖繞制張力；

步驟三：從載纖盤(pán)2導(dǎo)出的具有步驟二中的光纖繞制張力的光纖繞于導(dǎo)纖輪3，并通過(guò)導(dǎo)纖輪3的導(dǎo)向經(jīng)過(guò)進(jìn)膠輪8使得光纖的外表面涂覆有膠，然后進(jìn)入光纖環(huán)芯軸11的進(jìn)纖槽4；

步驟四：將進(jìn)纖槽4的光纖引入到彈性壁12一端設(shè)置的第一卡槽71的槽內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)光纖環(huán)1，光纖從彈性壁12的一端向彈性壁12的另一端并排繞設(shè)于彈性壁12的光纖繞制區(qū)5的外表面，形成第一層光纖，然后光纖經(jīng)過(guò)彈性壁12另一端設(shè)置的第二卡槽72的槽繼續(xù)從彈性壁12的另一端并排繞回到彈性壁12的一端，依次循環(huán)纏繞，直到設(shè)定光纖的匝數(shù)繞完為止。

在步驟一中，如圖1和2所示，光纖環(huán)1的橫截面為圓，用卡尺精確測(cè)量光纖環(huán)1的橫截面的直徑，計(jì)算出橫截面的周長(zhǎng)，設(shè)定好光纖環(huán)1上所繞光纖的匝數(shù)，以此精確計(jì)算光纖環(huán)1上光纖的長(zhǎng)度，從而保證每個(gè)光纖環(huán)1上所繞光纖的總長(zhǎng)度一致。

在步驟二中，選取彈性壁12的壁厚、光纖繞制張力、光纖長(zhǎng)度3個(gè)因素，采用L4(3)正交試驗(yàn)方法確定合理的光纖繞制張力，既保證了光纖與彈性壁12的緊密耦合,又防止了制作過(guò)程中光纖張力過(guò)大容易損壞的問(wèn)題。

在步驟三中，如圖1和圖2所示，從載纖盤(pán)2上緩慢抽出部分光纖，通過(guò)導(dǎo)纖輪3后，與光纖環(huán)1的軸向成垂直角度，緩慢旋轉(zhuǎn)載纖盤(pán)2使得光纖稍稍繃緊，然后到達(dá)進(jìn)膠輪8，調(diào)整進(jìn)膠輪8與光纖接觸面積，保證膠在光纖的外表面涂覆均勻，從而降低了后續(xù)的光纖環(huán)1由于膠量不均勻?qū)е碌膽?yīng)力。光纖經(jīng)過(guò)進(jìn)膠輪8后進(jìn)入光纖環(huán)芯軸11的進(jìn)纖槽4，通過(guò)進(jìn)纖槽4能夠利于光纖纏繞，并且保持光纖的張力。

在步驟四中，如圖1和圖2所示，用玻璃棒6的一端緩慢撥起引入進(jìn)纖槽4的光纖，將光纖引入第一卡槽71的槽內(nèi)，使光纖與第一卡槽71緊密貼合，使光纖稍稍承力，避免光纖環(huán)1上的光纖過(guò)于松散導(dǎo)致排列不緊密；設(shè)定低轉(zhuǎn)速，使光纖環(huán)1非常緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng)，光纖從彈性壁12的左端開(kāi)始向彈性壁12的右端無(wú)間隙的并排纏繞，同時(shí)用玻璃棒6一直擋著所繞的光纖，使光纖與彈性壁12起始端(圖1所示的左端)緊密貼合，其中，在彈性壁12起始端開(kāi)始緩慢繞過(guò)幾圈光纖后，逐步提高光纖環(huán)1的轉(zhuǎn)速，同時(shí)繼續(xù)用玻璃棒6輕輕地?fù)踔诶@制的光纖，避免由于光纖環(huán)1的轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致光纖排布時(shí)出現(xiàn)較大的縫隙，同時(shí)通過(guò)CCD觀測(cè)，保證光纖緊密排布，又不能由于排布過(guò)密出現(xiàn)搭纖的現(xiàn)象，直到纏繞到彈性壁12的末端(圖1所示的右端)，形成第一光纖層，再次降低轉(zhuǎn)速，用玻璃棒6將光纖引入到彈性壁12另一端設(shè)置的第二卡槽72的槽內(nèi)，然后將光纖從彈性壁12的右端向彈性壁12的左端并排纏繞于第一光纖層的外表面，直到光纖再次引入第一卡槽71的槽內(nèi)，依次循環(huán)纏繞，直到設(shè)定光纖的匝數(shù)繞完為止。本實(shí)施例中第一卡槽71和第二卡槽72使光纖稍稍承力，避免光纖環(huán)1上的光纖過(guò)于松散導(dǎo)致排列不緊密。

本實(shí)施例有效的控制了光纖環(huán)上光纖間隙的問(wèn)題，既能滿(mǎn)足光纖緊密貼合，又不會(huì)出現(xiàn)搭線的現(xiàn)象；并且本實(shí)施例通過(guò)卡槽和玻璃棒有效的解決了由于機(jī)械加工精度及其它因素,每層繞纖開(kāi)始時(shí)光纖與彈性壁緊密貼合較困難造成兩端的光纖高于其他部位的光纖的問(wèn)題；并且本實(shí)施例利用正交實(shí)驗(yàn)的方法，選取彈性筒壁厚、光纖繞制張力、傳感光纖長(zhǎng)度3個(gè)因素，采用L4(3)正交試驗(yàn)確定合理張力，既保證了光纖與彈性壁的緊密耦合,又防止了制作過(guò)程中光纖張力過(guò)大容易損壞的問(wèn)題；并且本實(shí)施例解決了傳統(tǒng)的人為涂膠存在各種缺點(diǎn)：人為利用刷子除去多余的膠液時(shí)，不能保證膠液除去干凈，造成光纖環(huán)表面不平整，并且刷子掉毛的風(fēng)險(xiǎn)，使光纖環(huán)內(nèi)殘留雜物；只能將光纖繞制層表面的膠液去掉，不能將繞制層下面的多余的膠液去掉，從而造成膠液堆積。

上述實(shí)施例中，在所述步驟三中，經(jīng)過(guò)進(jìn)膠輪8后的光纖的外表面涂覆膠的厚度為0.5mm-1mm。具體的，通過(guò)進(jìn)膠輪8將光纖的外表面涂覆膠的厚度選擇為0.5mm-1mm，從而使得即保證光纖在有效的與光纖環(huán)粘接，又不會(huì)使得膠過(guò)量而使得光纖層下面有多余的膠。

上述實(shí)施例中，在步驟三中，所述膠為紫外膠。具體的，紫外膠物理性能均勻穩(wěn)定，頻率響應(yīng)均勻，有利于光纖水聽(tīng)器一致性的提高。

上述實(shí)施例中，在步驟四中，在光纖纏繞的過(guò)程中，玻璃棒6的表面與正在纏繞的光纖相接觸。具體的，玻璃棒6的內(nèi)表面始終緊貼住正在纏繞的光纖，即玻璃棒6的內(nèi)表面與彈性壁12之間的距離大約等于光纖直徑，從而避免由于光纖環(huán)1的轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致光纖排布時(shí)出現(xiàn)較大的縫隙，保證光纖緊密排布，又不能由于排布過(guò)密出現(xiàn)搭纖的現(xiàn)象。

上述實(shí)施例中，在步驟四中，使用CCD觀測(cè)光纖的纏繞過(guò)程。具體的，從光纖開(kāi)始從彈性壁12纏繞的時(shí)刻開(kāi)始直至結(jié)束，始終利用CCD觀測(cè)，保證光纖緊密排布，又不能由于排布過(guò)密出現(xiàn)搭纖的現(xiàn)象。

上述實(shí)施例中，在步驟四中，第一卡槽71的數(shù)量為若干個(gè)，若干個(gè)第一卡槽71沿著彈性壁12一端的周向均勻分布。具體的，如圖2所示，在彈性壁12的左端設(shè)置有多個(gè)凸起的第一卡槽71，多個(gè)第一卡槽71沿著彈性壁12的左端的周向均勻分布，由于光纖的循環(huán)纏繞，從而保證光纖在到達(dá)彈性壁12的左端時(shí)能夠相對(duì)應(yīng)的進(jìn)入第一卡槽71內(nèi)，利于光纖的纏繞，并且還保證了光纖的纏繞張力。

上述實(shí)施例中，在步驟四中，第二卡槽72的數(shù)量為若干個(gè)，若干個(gè)第二卡槽72沿著彈性壁12另一端的周向均勻分布。具體的，如圖2所示，在彈性壁12的右端設(shè)置有多個(gè)凸起的第二卡槽72，多個(gè)第二卡槽72沿著彈性壁12的右端的周向均勻分布，由于光纖的循環(huán)纏繞，從而保證光纖在到達(dá)彈性壁12的右端時(shí)能夠相對(duì)應(yīng)的進(jìn)入第二卡槽72內(nèi)，利于光纖的纏繞，并且還保證了光纖的纏繞張力。

如圖1所示，本發(fā)明還提供了一種提高光纖水聽(tīng)器一致性的光纖繞制模具，該模具包括：光纖環(huán)1、載纖盤(pán)2、導(dǎo)纖輪3和進(jìn)膠輪8。具體的，載纖盤(pán)2和導(dǎo)纖輪3的設(shè)置位置可以根據(jù)人為設(shè)置在所需的位置，進(jìn)膠輪8的右端可以與光纖環(huán)1的左端相對(duì)齊，從而使得經(jīng)過(guò)進(jìn)膠輪8的光纖走向與光纖環(huán)1的軸向相垂直

其中，光纖環(huán)1包括光纖環(huán)芯軸11和彈性壁12，其中，彈性壁12套設(shè)于光纖環(huán)芯軸11。具體的，彈性壁12套設(shè)于光纖環(huán)芯軸11的外表面，彈性壁12能夠圍繞光纖環(huán)芯軸11轉(zhuǎn)動(dòng)。

光纖環(huán)芯軸11的一端開(kāi)設(shè)有進(jìn)纖槽4。具體實(shí)施時(shí)，進(jìn)纖槽4的數(shù)量可以為若干個(gè)，若干個(gè)進(jìn)纖槽4沿光纖環(huán)芯軸11的一端的周向均勻分布。

彈性壁12的一端設(shè)置有第一卡槽71，第一卡槽71的長(zhǎng)度方向與彈性壁12的軸向垂直。具體實(shí)施時(shí)，彈性壁12的左端設(shè)置有第一卡槽71，第一卡槽71的數(shù)量為若干個(gè)，若干個(gè)第一卡槽71沿著彈性壁12左端的周向均勻分布。第一卡槽71的長(zhǎng)度方向與彈性壁12的軸向垂直，使得光纖繞設(shè)在第一卡槽71的方向與彈性壁12的軸向垂直，從而便于纏繞。

彈性壁12的另一端設(shè)置有第二卡槽72，第二卡槽72的長(zhǎng)度方向與彈性壁12的軸向垂直。具體實(shí)施時(shí)，彈性壁12的右端設(shè)置有第二卡槽72，第二卡槽72的數(shù)量為若干個(gè)，若干個(gè)第二卡槽72沿著彈性壁12右端的周向均勻分布。第二卡槽72的長(zhǎng)度方向與彈性壁12的軸向垂直，使得光纖繞設(shè)在第二卡槽72的方向與彈性壁12的軸向垂直，從而便于纏繞。

本發(fā)明有效的控制了光纖環(huán)上光纖間隙的問(wèn)題，既能滿(mǎn)足光纖緊密貼合，又不會(huì)出現(xiàn)搭線的現(xiàn)象；并且本發(fā)明通過(guò)卡槽和玻璃棒有效的解決了由于機(jī)械加工精度及其它因素,每層繞纖開(kāi)始時(shí)光纖與彈性壁緊密貼合較困難造成兩端的光纖高于其他部位的光纖的問(wèn)題；并且本發(fā)明利用正交實(shí)驗(yàn)的方法，選取彈性筒壁厚、光纖繞制張力、傳感光纖長(zhǎng)度3個(gè)因素，采用L4(3)正交試驗(yàn)確定合理張力，既保證了光纖與彈性壁的緊密耦合,又防止了制作過(guò)程中光纖張力過(guò)大容易損壞的問(wèn)題；并且本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的人為涂膠存在各種缺點(diǎn)：人為利用刷子除去多余的膠液時(shí)，不能保證膠液除去干凈，造成光纖環(huán)表面不平整，并且刷子掉毛的風(fēng)險(xiǎn)，使光纖環(huán)內(nèi)殘留雜物；只能將光纖繞制層表面的膠液去掉，不能將繞制層下面的多余的膠液去掉，從而造成膠液堆積。

以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。