[实用新型]基于渐变式滤光片的光纤传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光纤传感器，特别是一种采用滤光片感应物理量变化的光纤传感设备。

背景技术

因为光纤本身具有体积小，重量轻，成本低等特点，近些年光纤传输有了非常大的发展，而且光纤类器件相比于传统的电子类器件又具有绝缘的特性，在有电磁干扰，高压等环境内使用时不会受到影响，而且光纤在高温、高污染、可燃性气体环境中也可安全使用。所以光纤传感类器件具有着巨大的市场空间。

光纤传感器，是以光纤为讯号载体，对环境温度、湿度、气体浓度等进行检测的器件，具有着超长距离、低损耗传输的特点。

目前，在国内外的光纤传感器大多是使用布拉格光栅(FBG)光纤传感器。作为敏感区，应用其温湿度的变化造成反射波位移的原理测试温湿度变化。但是FBG光纤传感本身成本很高，而且对测量信号精度要求高，所配套的仪器成本更高，加上高难度的封装工艺，所以很难在民用领域推广应用。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的光纤传感器对测量信号精度要求高、制造成本高、封装困难、应用范围小的问题，本实用新型提供了一种基于渐变式滤光片的光纤传感器。

本实用新型的技术解决方案是：

一种基于渐变式滤光片的光纤传感器，其特殊之处在于：

包括用于敏感物理量的转动式敏感元件、将转动式敏感元件的芯轴转动角度转换为对应光信号的光学模块、向光学模块提供光信号并接收其输出光信号的光发射接收单元、将光发射接收单元接收的光信号转换为相应电信号的光电转换单元；

所述光学模块包括与转动式敏感元件的芯轴同轴固连的圆形渐变式滤光片、分别设置在渐变式滤光片两侧相对位置的全反射镜和准直器，所述准直器通过光纤与光发射接收单元相连。

上述光学模块还包括密封腔体，所述转动式敏感元件的芯轴穿过密封腔体的一端面，所述转动式敏感元件设置在密封腔体外侧，所述圆形渐变式滤光片、全反射镜、准直器设置在密封腔体内侧，所述光纤穿过密封腔体的另一端面。

上述光发射接收单元包括光源、隔离器、光耦合器、探测器、光源检测器；所述光源的输出端连接隔离器的输入端；所述光耦合器的输入端分别与隔离器的输出端以及探测器的输入端相连；所述光耦合器的输出端分别与光源检测器及准直器相连。

上述转动式敏感元件为基于盘状游丝的敏感元件，所述盘状游丝的外端部与轴套固定，其内端部与芯轴固连。

上述盘状游丝外面设置有保护套；所述保护套固定在密封腔上。

上述盘状游丝为单面涂有聚酰亚胺膜的弹性铜皮。

上述聚酰亚胺膜的厚度是0.1-0.2mm。

本实用新型所涉及的基于渐变式滤光片的光纤传感器因不同的湿度下游丝的转角不同，带动滤光片转角不同，使光经滤光片后的光强不同，从而探测器测到光强不同，可以实时检测，且具有着高精度，低成本，结构简单等特点，而且本实用新型涉及的传感器封装工艺简单，操作方便，易保证批量化生产时高一致性，适于工业应用，且具有高的可靠性，高重复性，安装简便等特点。

附图说明

图1为本实用新型的转动式敏感元件和光学模块的工作原理示意图；

图2为本实用新型的转动式敏感元件和光学模块的结构剖视图；

图3为本实用新型的光发射接收单元的原理示意图；

图中：1--转动式敏感元件，2--光学模块，3--光发射接收单元，4-芯轴，5--渐变式滤光片，6--全反射镜，7--准直器，8--光纤，9--腔体，10--盘状游丝，11-中心孔，12-保护套，13-轴套，14-光源，15-隔离器，16-光耦合器，17-光源检测器，18-探测器，19-固定座。

具体实施方式

本实用新型所涉及的基于渐变式滤光片的光纤传感器包括用于敏感物理量的转动式敏感元件1、将转动式敏感元件1的转动角度转换为相应光信号的光学模块2、向光学模块2提供光信号并接收其输出光信号的光发射接收单元3、将光发射接收单元3接收的光信号转换为相应电信号的光电转换单元。

参见图1、图2，光学模块2包括与转动式敏感元件的芯轴4同轴固连的圆形渐变式滤光片5、分别设置在渐变式滤光片5两侧相对位置的全反射镜6和准直器7，准直器7通过光纤8与光发射接收单元3相连；当光纤传感器用于敏感湿度时，光学模块2还应该包括密封腔体9，转动式敏感元件1的芯轴4穿过密封腔体9的一端面，转动式敏感元件1设置在密封腔体9外侧，圆形渐变式滤光片5、全反射镜6、准直器7设置在密封腔体9内侧，所述光纤8穿过密封腔体9的另一端面。