[发明专利]基于光纤弯曲损耗的波纹管型弯曲参量的测定装置及方法

权利要求书

1.基于光纤弯曲损耗的波纹管型弯曲参量的测定装置，其特征在于：包括两端固定在待测物体(9)上的波纹管(10)，且所述波纹管(10)在其端部所施加外应力的作用下能发生变形，所述波纹管(10)包括分别布设在波纹管(10)管壁(4)多个凹陷处上下两侧的多组第一A侧变形齿(4-1)和多组第一B侧变形齿(4-2)，每一组第一A侧变形齿(4-1)包括一个第一A侧变形齿(4-1)或相互并排布设的多个第一A侧变形齿(4-1)，每一组第一B侧变形齿(4-2)包括一个第一B侧变形齿(4-2)或相互并排布设的多个第一B侧变形齿(4-2)，至少有一列第一A侧变形齿(4-1)之间和第一B侧变形齿(4-2)之间的齿距是均匀的，每一组第一A侧变形齿(4-1)与第一B侧变形齿(4-2)相互交错布设且二者的头部间形成第一曲线形通道，所述第一曲线形通道内布设有一个或多个第一信号光纤(6)，所述第一信号光纤(6)连接有对第一信号光纤(6)中的光信号功率变化量进行同步测试的测试单元(5)，所述测试单元(5)连接有对测试单元(5)的测试结果进行分析处理的处理单元(7)。

2.根据权利要求1所述的基于光纤弯曲损耗的波纹管型弯曲参量的测定装置，其特征在于：包括设置在波纹管(10)内与第一个信号光纤(6)并排的第二信号光纤(8)、连续布设在波纹管(10)管壁(4)的凹陷中的多个第二A侧变形齿(4-3)和与多个第二A侧变形齿(4-3)相对应的多个第二B侧变形齿(4-4)，所述多个第二A侧变形齿(4-3)与多个第二B侧变形齿(4-4)相互交错布设且二者的头部间形成第二曲线形通道，所述第二信号光纤(8)位于第二曲线形通道内，所述多个第二A侧变形齿(4-3)和多个第二B侧变形齿(4-4)沿着波纹管(10)每360度为一个周期，每个周期的起始点位于波纹管(10)的同一个方向，并作为零角度，每个周期内的变形齿的间距或齿高是单调变化的，且不同周期的变形齿的间距或齿高是单调变化且变化趋势是一致的，第二个信号光纤(8)通过传输光纤(1)连接测试单元(5)。

3.根据权利要求2所述的基于光纤弯曲损耗的波纹管型弯曲参量的测定装置，其特征在于：所述每个周期之间没有交叉，并将每个周期划分为相同数量的有限个区域，对应于波纹管(10)同一个方向的每个周期上的对应区域内的变形齿的间距或齿高是相同的。

4.根据权利要求1所述的基于光纤弯曲损耗的波纹管型弯曲参量的测定装置，其特征在于：所述波纹管(10)通过光开关(30)与测试单元(5)相连接。

5.基于光纤弯曲损耗的波纹管型弯曲参量的测定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、第一信号光纤(6)的光信号损耗变化值与波纹管(10)弯曲曲率的比例因子的标定：

标定的方法是：将含有第一信号光纤(6)的波纹管(10)的长度在初始状态或直线状态下锁定，利用其已知弯曲曲率的圆弧，将含有第一信号光纤(6)的波纹管(10)依照圆弧弯曲，并记录在相应弯曲曲率下第一信号光纤(6)的损耗变化值，利用所得到的数据采用插值和线性拟合的方法得到弯曲曲率C与信号光纤损耗变化值的比例因子K，其关系可表示为：

C_I＝KΔα_I+ε                                    公式一

式中：C_I表示标定时不同的弯曲曲率值，Δα_I是表示不同弯曲曲率下光信号的损耗变化值，K是得到的比例因子，ε为得到的误差值；

步骤二、第一信号光纤(6)传输的光信号的损耗变化值的采集：两端固定于待测物体(9)上的含第一信号光纤(6)的波纹管(10)随待测物体(9)的弯曲而弯曲，第一信号光纤(6)的损耗值也随之变化，通过测试单元(5)获得第一信号光纤(6)的损耗变化值，并将该值传递给处理单元(7)，其中，两端固定于待测物体(9)上的波纹管(10)在初始状态或直线状态时其长度与标定时的长度一致；

步骤三、处理单元利用信号光纤损耗变化值及公式一给出待测物体的弯曲曲率。