光纖微結(jié)構(gòu)位移傳感器制造技術(shù)

一種光纖微結(jié)構(gòu)位移傳感器，在隔溫保護(hù)罩的左端設(shè)置有左位移傳動(dòng)塊、右端設(shè)置有滑動(dòng)活塞，滑動(dòng)活塞的右端設(shè)置有右位移傳動(dòng)塊，右位移傳動(dòng)塊和隔溫保護(hù)罩上設(shè)置外套裝有恢復(fù)彈簧的支撐桿，支撐桿的右端設(shè)置有位移限制塊，左單模光纖的一端穿過(guò)左位移傳動(dòng)塊與寬帶光源相連，右單模光纖的一端穿過(guò)滑動(dòng)活塞和右位移傳動(dòng)塊與光譜分析儀相連，左單模光纖的另一端與細(xì)芯光纖的一端熔接，右單模光纖的另一端與細(xì)芯光纖的另一端熔接，在細(xì)芯光纖的包層上加工有折射率調(diào)制腔。這種結(jié)構(gòu)的光纖微結(jié)構(gòu)位移傳感器，具有結(jié)簡(jiǎn)單、體積小、機(jī)械強(qiáng)度高、靈敏度和線性度高等優(yōu)點(diǎn)，可作為位移傳感器，也可作為折射率傳感器、溫度傳感器。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
光纖微結(jié)構(gòu)位移傳感器
本專(zhuān)利技術(shù)屬于傳感器
，具體涉及到位移全光纖傳感器。
技術(shù)介紹
全光纖傳感器主要包括光纖光柵傳感器、光纖馬赫曾德?tīng)?Mach-Zehnder)干涉儀傳感器、光纖法布里-珀羅(Fabry–Pérot)干涉儀傳感器和薩格納克(Sagnac)干涉儀傳感器等。全光纖傳感器憑借其體積小、重量輕、抗電磁干擾能力強(qiáng)、耐腐蝕、制作簡(jiǎn)單、精度高、易集成和分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用于測(cè)量溫度、應(yīng)變、磁場(chǎng)、電流和位移等物理量。其檢測(cè)原理是由被測(cè)體上述物理量的變化而引起光纖的反射或者透射光譜的波長(zhǎng)偏移、相位變化、偏振態(tài)變化及強(qiáng)度變化，然后再通過(guò)解調(diào)這些光譜變化而達(dá)到對(duì)被測(cè)物理量的檢測(cè)目的。光纖微位移傳感器應(yīng)用微彎對(duì)光傳輸?shù)挠绊?，?shí)現(xiàn)對(duì)微小位移量的測(cè)量，由于光傳輸限制在光纖纖芯內(nèi)，可免除周?chē)h(huán)境的干擾，傳感器不僅體積小，而且靈敏度高。目前，單純利用光纖纖芯錯(cuò)位工藝實(shí)現(xiàn)的馬赫增德?tīng)柛缮鎽?yīng)用有很多報(bào)道，大部分全光纖類(lèi)型的傳感器，比如光纖光柵、光纖法布里-珀羅傳感器，制作工藝復(fù)雜，成本較高；其它傳統(tǒng)類(lèi)型的電子類(lèi)傳感器，體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，抗外界干擾(包括腐蝕、電磁干擾等)能力差；馬赫曾德?tīng)柛缮娼Y(jié)構(gòu)傳感器所利用的纖芯適配結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)較差。利用馬赫增德?tīng)柛缮嬖碓O(shè)計(jì)的公開(kāi)號(hào)為CN103063238A、專(zhuān)利技術(shù)名稱(chēng)為《一種基于馬赫曾德?tīng)柛缮娴娜饫w傳感器》，用于測(cè)試外界溫度，折射率、液面及軸向應(yīng)力等參量的測(cè)量傳感器，采用在單模光纖的端部熔接多模光纖，多模光纖的端部熔接細(xì)芯光纖，細(xì)芯光纖的端部熔接單模光纖的結(jié)構(gòu)，這種全光纖傳感器，多模光纖和細(xì)芯光纖的長(zhǎng)度都會(huì)明顯影響到干涉光譜的強(qiáng)度以及自由光譜范圍，而且長(zhǎng)度較長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜機(jī)械強(qiáng)度下降，影響到測(cè)量范圍以及靈敏度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)所要解決的問(wèn)題是克服上述光纖傳感器的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、機(jī)械強(qiáng)度大、工藝簡(jiǎn)單的光纖微結(jié)構(gòu)位移傳感器。解決上述技術(shù)問(wèn)題的方案是：在隔溫保護(hù)罩的左端設(shè)置有左位移傳動(dòng)塊、右端設(shè)置有滑動(dòng)活塞，滑動(dòng)活塞的右端設(shè)置有右位移傳動(dòng)塊，右位移傳動(dòng)塊和隔溫保護(hù)罩上設(shè)置外套裝有恢復(fù)彈簧的支撐桿，支撐桿的右端設(shè)置有位移限制塊，左單模光纖的一端穿過(guò)左位移傳動(dòng)塊與寬帶光源相連，右單模光纖的一端穿過(guò)滑動(dòng)活塞和右位移傳動(dòng)塊與光譜分析儀相連，左單模光纖的另一端與細(xì)芯光纖的一端熔接，右單模光纖的另一端與細(xì)芯光纖的另一端熔接，在細(xì)芯光纖的包層上加工有折射率調(diào)制腔a。本專(zhuān)利技術(shù)的折射率調(diào)制腔a的長(zhǎng)度為100～1000μm。本專(zhuān)利技術(shù)的細(xì)芯光纖的長(zhǎng)度為2～30mm。本專(zhuān)利技術(shù)的細(xì)芯光纖的纖芯外徑是左單模光纖的纖芯、右單模光纖的纖芯外徑的一半。本專(zhuān)利技術(shù)的細(xì)芯光纖為光敏細(xì)芯光纖。由于本專(zhuān)利技術(shù)采用在細(xì)芯光纖的兩端熔接單模光纖，細(xì)芯光纖的兩端熔接單模光纖，細(xì)芯光纖的包層內(nèi)加工有折射率調(diào)制腔，細(xì)芯光纖5的長(zhǎng)度為2～30mm，折射率調(diào)制腔的長(zhǎng)度為100～1000μm。細(xì)芯光纖的纖芯外徑是單模光纖的纖芯外徑的一半，使得這種傳感器具有較高的靈敏度和線性度。本專(zhuān)利技術(shù)具有結(jié)簡(jiǎn)單、體積小、機(jī)械強(qiáng)度高、靈敏度和線性度高等優(yōu)點(diǎn)，可作為位移傳感器，也可作為折射率傳感器、溫度傳感器。附圖說(shuō)明圖1是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中細(xì)芯光纖5與左單模光纖12和右單模光纖6的聯(lián)接示意圖。圖3是測(cè)試實(shí)驗(yàn)的光纖微結(jié)構(gòu)位移傳感器的初始光譜圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和各實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本專(zhuān)利技術(shù)不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1在圖1中，本實(shí)施例的光纖微結(jié)構(gòu)位移傳感器由左位移傳動(dòng)塊1、隔溫保護(hù)罩2、恢復(fù)彈簧3、支撐桿4、細(xì)芯光纖5、右單模光纖6、位移限制塊7、滑動(dòng)活塞8、右位移傳動(dòng)塊9、光譜分析儀10、光纖夾持器11、左單模光纖12、寬帶光源13聯(lián)接構(gòu)成。在隔溫保護(hù)罩2的左端通過(guò)螺紋聯(lián)接安裝有左位移傳動(dòng)塊1、右端安裝有滑動(dòng)活塞8，滑動(dòng)活塞8的右端通過(guò)螺紋聯(lián)接安裝有右位移傳動(dòng)塊9，右位移傳動(dòng)塊9和隔溫保護(hù)罩2上用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接安裝有兩個(gè)支撐桿4，每個(gè)支撐桿4外套裝有恢復(fù)彈簧3，滑動(dòng)活塞8在外力的作用下可沿著支撐桿4在隔溫保護(hù)罩2的右端內(nèi)左右移動(dòng)，每個(gè)支撐桿4的右端焊接聯(lián)接有位移限制塊7，位移限制塊7用于限制滑動(dòng)活塞8向左移動(dòng)的極限位置。左單模光纖12用光纖夾持器11固定在隔溫保護(hù)罩2內(nèi)左側(cè)，右單模光纖6用光纖夾持器11固定在滑動(dòng)活塞8的左端面。左單模光纖12的一端穿過(guò)左位移傳動(dòng)塊1與寬帶光源13相連，右單模光纖6的一端穿過(guò)滑動(dòng)活塞8和右位移傳動(dòng)塊9與光譜分析儀10相連，左單模光纖12的另一端與細(xì)芯光纖5的一端熔接，右單模光纖6的另一端與細(xì)芯光纖5的另一端熔接，本實(shí)施例的細(xì)芯光纖5為光敏細(xì)芯光纖，這種結(jié)構(gòu)的細(xì)芯光纖5，便于在其上進(jìn)行加工。在圖2中，本實(shí)施例的左單模光纖12、右單模光纖6、細(xì)芯光纖5為市場(chǎng)上銷(xiāo)售的商品，左單模光纖12和右單模光纖6是同一種產(chǎn)品，細(xì)芯光纖5的長(zhǎng)度為15mm，細(xì)芯光纖5的纖芯5-1的外徑是左單模光纖12的纖芯12-1、右單模光纖6的纖芯6-1外徑的一半。在細(xì)芯光纖5的包層5-2上用激光加工有折射率調(diào)制腔a，本實(shí)施例折射率調(diào)制腔a的長(zhǎng)度為500μm。寬帶光源13的光從左單模光纖12輸入，由于左單模光纖12的纖芯12-1的外徑大于細(xì)芯光纖5的纖芯5-1的外徑，纖芯失配，左單模光纖12的纖芯12-1中的部分光在它與細(xì)芯光纖5熔接處耦合到細(xì)芯光纖5的包層5-2中傳輸，在細(xì)芯光纖包層5-2中傳輸?shù)墓膺M(jìn)入到折射率調(diào)制腔a內(nèi)傳輸，由于折射率調(diào)制腔a的折射率小于包層5-2的折射率，從而達(dá)到使光傳輸?shù)南辔徊钭兇?，光通過(guò)折射率調(diào)制腔a后，在細(xì)芯光纖5與右單模光纖6熔接處的細(xì)芯光纖包層5-2中傳輸?shù)墓庠俅务詈系接覇文９饫w6的纖芯6-1中，這部分光和細(xì)芯光纖5的纖芯5-1中的光發(fā)生干涉，從右單模光纖6輸出到光譜分析儀10。實(shí)施例2在本實(shí)施例中，細(xì)芯光纖5的長(zhǎng)度為2mm，細(xì)芯光纖5的纖芯5-1的外徑是左單模光纖12的纖芯12-1、右單模光纖6的纖芯6-1外徑的一半。在細(xì)芯光纖5的包層5-2上用激光加工有折射率調(diào)制腔a，折射率調(diào)制腔a的長(zhǎng)度為100μm。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3在本實(shí)施例中，細(xì)芯光纖5的長(zhǎng)度為30mm，細(xì)芯光纖5的纖芯5-1的外徑是左單模光纖12的纖芯12-1、右單模光纖6的纖芯6-1外徑的一半。在細(xì)芯光纖5的包層5-2上用激光加工有折射率調(diào)制腔a，折射率調(diào)制腔a的長(zhǎng)度為1000μm。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。實(shí)施例4在本實(shí)施例中，細(xì)芯光纖5的長(zhǎng)度為2mm，細(xì)芯光纖5的纖芯5-1的外徑是左單模光纖12的纖芯12-1、右單模光纖6的纖芯6-1外徑的一半。在細(xì)芯光纖5的包層5-2上用激光加工有折射率調(diào)制腔a，折射率調(diào)制腔a的長(zhǎng)度為1000μm。其他零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。實(shí)施例5在本實(shí)施例中，細(xì)芯光纖5的長(zhǎng)度為30mm，細(xì)芯光纖5的纖芯5-1的外徑是左單模光纖12的纖芯12-1、右單模光纖6的纖芯6-1外徑的一半。在細(xì)芯光纖5的包層5-2上用激光加工有折射率調(diào)制腔a，折射率調(diào)制腔a的長(zhǎng)度為100μm。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。為了驗(yàn)證本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果，專(zhuān)利技術(shù)人采用本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例1的光纖微結(jié)構(gòu)位移傳感器在本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光纖微結(jié)構(gòu)位移傳感器，其特征在于：在隔溫保護(hù)罩(2)的左端設(shè)置有左位移傳動(dòng)塊(1)、右端設(shè)置有滑動(dòng)活塞(8)，滑動(dòng)活塞(8)的右端設(shè)置有右位移傳動(dòng)塊(9)，右位移傳動(dòng)塊(9)和隔溫保護(hù)罩(2)上設(shè)置外套裝有恢復(fù)彈簧(3)的支撐桿(4)，支撐桿(4)的右端設(shè)置有位移限制塊(7)，左單模光纖(12)的一端穿過(guò)左位移傳動(dòng)塊(1)與寬帶光源(13)相連，右單模光纖(6)的一端穿過(guò)滑動(dòng)活塞(8)和右位移傳動(dòng)塊(9)與光譜分析儀(10)相連，左單模光纖(12)的另一端與細(xì)芯光纖(5)的一端熔接，右單模光纖(6)的另一端與細(xì)芯光纖(5)的另一端熔接，在細(xì)芯光纖(5)的包層(5?2)上加工有折射率調(diào)制腔(a)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種光纖微結(jié)構(gòu)位移傳感器，其特征在于：在隔溫保護(hù)罩(2)的左端設(shè)置有左位移傳動(dòng)塊(1)、右端設(shè)置有滑動(dòng)活塞(8)，滑動(dòng)活塞(8)的右端設(shè)置有右位移傳動(dòng)塊(9)，右位移傳動(dòng)塊(9)和隔溫保護(hù)罩(2)上設(shè)置外套裝有恢復(fù)彈簧(3)的支撐桿(4)，支撐桿(4)的右端設(shè)置有位移限制塊(7)，左單模光纖(12)的一端穿過(guò)左位移傳動(dòng)塊(1)與寬帶光源(13)相連，右單模光纖(6)的一端穿過(guò)滑動(dòng)活塞(8)和右位移傳動(dòng)塊(9)與光譜分析儀(10)相連，左單模光纖(12)的另一端與細(xì)芯光纖(5)的一端熔接，右單模光纖(6)的另一端與細(xì)芯光纖(5)的另一端熔接，在...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：喬學(xué)光，包維佳，榮強(qiáng)周，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：西北大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：陜西;61