[发明专利]基于光纤弯曲形变的光纤传感装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测装置，特别涉及一种基于光纤弯曲形变的光纤传感装置。

背景技术

目前光纤电流传感器使用的测量方法主要有光的偏振态测量法、光的干涉测量法和波长调制测量法。光的偏振态测量主要基于法拉第磁光效应，使用磁光晶体在外场变化下使光的偏振方向改变达到测试目的，是目前研究相对成熟的传感器，已有商业化应用。光的干涉法主要是利用外场改变相干光的光程差进行测量，主要基于迈克尔孙干涉仪或马赫曾德干涉仪的测量。波长调制测量法是对光的波长进行测量从而检测外场信号的方法。主要是由光纤光栅传感装置或法布里-珀罗干涉传感器完成，需要使用波长解调装置。这几种传感装置在理论上均可完成对电力参数的检测，但在实际应用时由于外界环境的干扰、特别是温度、振动造成误差太大不能满足使用要求，阻碍了该类光纤电流传感器的推广使用。

中国专利申请号为200510019496.8《光纤电流/磁场传感器》，公开了一种其是由两块平行的锯齿板构成。变形齿少、变形齿间的传感光纤长度短，使其其采集数据的能力较差、传感光纤弯曲曲率小导致使用寿命短，采集到的数据要么精度高动态范围小，要么动态范围大精度低，无法满足实际应用要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种基于光纤弯曲形变的光纤传感装置。本发明能够对采集到的物理量进行放大，提高了该传感装置的精度，且其结构简单、使用方便、便于推广使用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于光纤弯曲形变的光纤传感装置，其特征在于：包括基板一，所述基板一、设置于基板一上的锯齿板一和锯齿板二中至少三者之一或至少三者之一的一部分由功能材料构成，所述锯齿板一上设置有变形齿一，所述锯齿板二上设置有变形齿二，且所述变形齿一和变形齿二相互交错对应，所述锯齿板二上设置有信号光纤，所述信号光纤为多匝环绕形状并夹持于变形齿一和变形齿二之间，所述信号光纤连接有延长光纤，所述延长光纤连接有测试单元，所述测试单元连接有处理单元。

上述的基于光纤弯曲形变的光纤传感装置，所述锯齿板一或锯齿板二上有与变形齿一成夹角的凹槽，所述信号光纤安置于凹槽内。

上述的基于光纤弯曲形变的光纤传感装置，所述锯齿板一和锯齿板二分别通过基板二和基板三固定在基板一上。

上述的基于光纤弯曲形变的光纤传感装置，所述基板一、基板二、基板三、变形齿一、变形齿二和信号光纤满足以下公式：

α₁L₁ΔT-α₂L₂ΔT-α₃L₃ΔT-α_齿(L_1齿+L_2齿)ΔT-α_纤d_纤ΔT＝0

其中，α₂和α₃分别为基板二和基板三材料的膨胀系数，α₁是基板一材料的膨胀系数，式中L₂、L₃分别是基板二和基板三的长度，ΔT是变化的温度值，L₁是基板一的长度，α_齿为变形齿一和变形齿二材料的膨胀系数，L_1齿、L_2齿分别是变形齿一和变形齿二的高度，α_纤为信号光纤的膨胀系数，d_纤为信号光纤的端面直径。

上述的基于光纤弯曲形变的光纤传感装置，所述锯齿板一和锯齿板二均通过胶黏剂粘接、焊接或螺丝连接固定在基板一上。

上述的基于光纤弯曲形变的光纤传感装置，所述变形齿一以锯齿板一的中心点为中心向四周发射的方式布置，所述变形齿二以锯齿板二的中心点为中心向四周发射的方式布置。

上述的基于光纤弯曲形变的光纤传感装置，所述信号光纤的一端设置有光反射装置。

上述的基于光纤弯曲形变的光纤传感装置，其特征在于：所述光反射装置为光反射镜或光纤光栅。

上述的基于光纤弯曲形变的光纤传感装置，所述信号光纤的外部包裹有保护光纤。

上述的基于光纤弯曲形变的光纤传感装置，所述保护光纤为套光纤、碳涂覆光纤、金属涂覆光纤或聚酰亚胺涂覆光纤。

上述的基于光纤弯曲形变的光纤传感装置，所述功能材料为水晶材料、鈀合金、聚乙烯、聚亚酰胺或铂。

本发明与现有技术相比具有以下优点：