[实用新型]基于微弯损耗的多层型高精度光纤检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤弯曲损耗检测技术领域，尤其是涉及一种基于光纤微弯损耗的多层型的高精度光纤检测装置。

背景技术

现有光纤检测装置的种类非常多，主要包括光强度调整型光纤传感器、光纤光栅传感器、光纤干涉传感器等多种类型，后两者的特点是传感灵敏度高，但是实际应用过程中，存在设备复杂、使用运行成本高等缺陷和不足，从而使得光纤传感器的应用推广受到很大限制。尤其是对较高灵敏度的光纤传感器，其会响应使用过程中各种环境条件的改变情形，如光纤干涉传感器，由于其灵敏度很高，但当其应用于实际条件下后，发现温度、气压、振动等环境因素均会对其工作参数造成影响，因而实际使用时，不得不采取多种措施来防止和剔除上述环境因素的影响，从而使得其监测设备的结构越来越趋于复杂，运行使用成本大幅提高。

而光纤微弯传感器是一种光强度调制的传感器，具有成本低、灵敏度高、具有一定的环境抗干扰能力的特点，其实现方案是基于光纤的弯曲或微弯损耗来实现的。通过改变光纤的弯曲程度，从而导致输出光功率的变化。

光功率损耗的原理是：当光纤受到弯曲扰动的时候，将会产生弯曲损耗，主要是微弯损耗和宏弯损耗。两者弯曲损耗均是由于光纤弯曲时导致纤芯中的部分导模耦合至包层引起的，两者损耗可以根据Marcuse的理论公式计算弯曲损耗大小，其公式如下：

P_OUT＝P_IN exp(-γS)

其中，Pout和Pin分别为输出和输入光功率，γ是弯曲损耗系数，S为弯曲弧长。可以看出光纤的弯曲损耗系数γ越大，即光纤弯曲半径越小，则损耗越大，但弯曲半径过小会导致光纤寿命大幅度减少，影响衰减器的使用寿命，所以实际应用中光纤的弯曲半径是受限制的；另一方面，在相同的弯曲损耗系数γ下，若增加弯曲弧长S，则可增大衰减，可以通过大幅度增加弯曲弧长S，达到大幅度提高光纤衰减器的动态范围和精度的目的。

现有的微弯光纤传感装置都是一层结构，为延长有效弯曲光纤的长度，目前的方法是在这一层结构中将光纤在该平面螺旋盘绕多圈，达到延长有效弯曲光纤的目的，但这样仍不能解决现有的微弯型光纤传感器的有效变化距离最大只有数百微米的现状，并且很难对光纤的最小弯曲曲率进行有效的控制，这样限制了该类光纤传感器的使用寿命和使用范围。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种基于光纤微弯损耗的多层型光纤检测装置，该检测装置结构简单、设计合理、操作方法方便且使用方式灵活、具有一定的环境抗干扰能力、灵敏度高，由于是多层微弯结构，使该光纤检测装置具有使用寿命长、精度高的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于微弯损耗的多层型高精度光纤检测装置，其特征在于：包括至少由三块互相平行的、两两相对的、具有相互错开变形齿的板构成的两层微弯变形器，一根信号光纤的至少有两个部分分别夹持在两层微弯变形器之间，信号光纤的两端接延长光纤。

当有应力作用在微弯变形器时，两层微弯变形器会同时对应力做出响应，从而使信号光纤的有效弯曲长度两倍于单层的微弯变形器，从而提高了该光纤检测装置的精度和灵敏度，同时增加了整个微弯变形器的变化距离，并可以减少信号光纤的弯曲曲率，从而延长了信号光纤的使用寿命。同样的方法可以做到三层、四层等更多层的微弯变形器，从而可以使本实用新型的光纤检测装置具有很高的精度和灵敏度。

本实用新型的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：所述的构成每层微弯变形器的两块板之间有弹性元件。

本实用新型的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：所述的构成微弯变形器的板由导轨串在一起。

本实用新型的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：所述的延长光纤接测试单元。

本实用新型的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：所述的信号光纤的一端的延长光纤接光反射装置，如反射镜或光纤光栅。

本实用新型的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：所述的信号光纤的一端的延长光纤接1×2光分路器的1端，1×2光分路器的2端分别接光源和光功率计。

本实用新型的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：所述的信号光纤被防水材料包覆。

本实用新型的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：所述的防水材料是阻水油膏。

本实用新型的光纤传感器解决进一步技术问题的方案是：所述信号光纤为外部包有多层光纤保护层的光纤，如紧套光纤、碳涂覆光纤、聚酰亚胺涂覆光纤等；所述信号光纤也可以是塑料光纤、多芯光纤、细径光纤或光子晶体光纤。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：