[发明专利]光纤位移传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种光纤位移传感器。

背景技术

光纤传感器以其灵敏度和精度高等优点广泛应用于建筑、工业生产、医疗以及国防等领域。传统的使用较为广泛的光纤位移传感器为强度调制型和波长调制型这两种类型。传统的光纤位移传感器的结构较为复杂，成本较高。

发明内容

基于此，有必要提供一种结构简单且成本低的光纤位移传感器。

一种光纤位移传感器，用于测量两个物体之间的相对位移量，包括光源、光纤、支架、支架固定装置以及光谱分析仪；

所述光纤包括依次设置的光纤环输入臂、光纤环和光纤环输出臂；所述光纤环输入臂与所述光源连接，所述光纤环输出臂与所述光谱分析仪连接；

所述光纤环包括依次设置的输入段、弯曲段和输出段；所述输入段与所述光纤环输入臂连接且与所述光纤环输出臂同侧设置；所述输出段与所述光纤环输出臂连接且与所述光纤环输入臂同侧设置；

所述支架包括第一支架和第二支架；所述第一支架用于固定所述光纤环输入臂使得所述光纤环输入臂保持直线状态；所述第二支架用于固定所述光纤环输出臂使得所述光纤环输出臂保持直线状态；

所述支架固定装置包括第一支架固定装置和第二支架固定装置；所述第一支架固定装置设置于所述第一支架上；所述第二支架固定装置设置于所述第二支架上；所述第一支架固定装置与所述第一支架的接触点和所述第二支架固定装置与所述第二支架的接触点之间的连线平行于所述弯曲段的弦长；所述第一支架固定装置、所述第二支架固定装置分别用于固定在待测的两个物体上；

所述光谱分析仪用于根据光纤传输谱线中共振波长的变化量计算得到所述两个物体的相对位移量。

在其中一个实施例中，所述光纤环通过火焰加热并弯曲的方法制备得到。

在其中一个实施例中，所述第一支架和所述第二支架具有对称的结构；所述第一支架和所述第二支架上均刻有刻度相同且一一对应的量程标尺；所述第一支架固定装置在所述第一支架中的位置处对应的量程与所述第二支架固定装置在所述第二支架中的位置处对应的量程相同。

在其中一个实施例中，所述量程标尺上还刻有灵敏度刻度；所述灵敏度刻度与量程刻度一一对应，且灵敏度越高对应的量程越小。

在其中一个实施例中，所述第一支架固定装置包括第一支架固定接头，所述第一支架固定接头包括夹紧和放松状态，分别用于与所述第一支架相固定和沿所述第一支架的长度方向移动；所述第二支架固定装置包括第二支架固定接头；所述第二支架固定接头包括夹紧和放松状态，分别用于与所述第二支架相固定和沿所述第二支架的长度方向移动。

在其中一个实施例中，所述第一支架固定装置和所述第二支架固定装置中均设置有标尺指针；所述标尺指针用于选定所述光纤位移传感器的量程。

在其中一个实施例中，还包括光纤环外壳；所述光纤环外壳用于容纳并保护所述光纤环；所述第一支架和所述第二支架均与所述光纤环外壳可拆卸连接。

在其中一个实施例中，还包括固定装置；所述第一支架和所述第二支架均通过所述固定装置与所述光纤环外壳可拆卸连接。

在其中一个实施例中，所述光纤还包括输入连接光纤和输出连接光纤；所述输入连接光纤分别与所述光源、所述光纤环输入臂连接；所述输出连接光纤分别与所述光谱分析仪、所述光纤环输出臂连接；所述输入连接光纤和所述输出连接光纤均为铠装光纤。

在其中一个实施例中，还包括连接固定装置；所述连接固定装置分别设置于所述第一支架上与所述输入连接光纤连接的一端、所述第二支架上与所述输出连接光纤连接的一端；所述连接固定装置用于固定所述输入连接光纤和所述输出连接光纤。

上述光纤位移传感器通过支架固定装置固定在被测的两个物体上。当被测的两个物体间发生相对位移后，第一支架和第二支架之间的距离会发生变化，从而使得光纤环输入臂和光纤环输出臂之间的距离发生变化，继而引起光纤环的半径以及弦长发生变化，从而使得光纤传输谱线中的共振波长发生变化。光谱分析仪通过共振波长的变化即可计算出两物体的相对位移量。上述光纤位移传感器的结构简单，成本较低。

附图说明

图1为一实施例中的光纤位移传感器的结构示意图；

图2为图1中的光纤环输入臂、光纤环和光纤环输出臂的整体结构示意图；

图3为图1中的固定装置的结构示意图；

图4为图1中的光纤位移传感器处于初始状态时理论计算得出的光纤传输系统在1200～1800纳米波长范围内的传输谱线。

具体实施方式