[发明专利]一种可恢复式光纤微弯传感装置

说明书

本发明的一种可恢复式光纤微弯传感装置包括立杆、弹性钢片、上齿板、下齿板、弹性缓冲材料、微弯传感光纤、横梁。下齿板固定在横梁上，上齿板通过弹性钢片固定在立杆上，上齿板和下齿板错开半个齿位的距离。微弯传感光纤外包一层弹性缓冲材料，微弯传感光纤被夹在上齿板和下齿板之间。当外力作用于立杆使得立杆产生弯曲时，立杆通过弹性钢片带动上齿板向下移动，使得上齿板和下齿板4之间的距离减小，从而使得夹在上下齿板之间的微弯传感光纤产生弯曲损耗。通过检测微弯传感光纤中传输的光功率的变化就可以实现对加在立杆的外力的检测。当外力撤除后，弹性钢片带动上齿板恢复原位，微弯传感光纤在弹性缓冲材料作用下恢复原状。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种可恢复式光纤微弯传感装置。

背景技术

光纤微弯传感器是属于光强调制型光纤传感器。它的工作原理是基于光纤受到外界应力而产生微弯，光纤中传播的一部分光能量转移到包层中传播，从而引起光功率损耗。当光纤微弯时,光纤中传输的光发生模式耦合,使得部分导模变为辐射模，从而产生微弯损耗。近年来，光纤微弯传感技术作为一种新兴的监测技术成为研究热点，多种新型的光纤传感器被用来取代传统光纤微弯传感器。光纤微弯传感器所具有的灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘等的优点。但是现有的光纤微弯传感器存在传感光纤容易被压断、传感光纤在微弯后不容易恢复等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有光纤微弯传感器存在传感光纤容易被压断、传感光纤在微弯后不容易恢复的不足，实现一种可恢复式光纤微弯传感装置。

为了实现上述目的，本发明的一种可恢复式光纤微弯传感装置包括立杆、弹性钢片、上齿板、下齿板、弹性缓冲材料、微弯传感光纤、横梁。下齿板固定在横梁上，上齿板通过弹性钢片固定在立杆上，上齿板和下齿板横向错开半个齿位。微弯传感光纤外包一层弹性缓冲材料，微弯传感光纤被夹在上齿板和下齿板之间。

所述的立杆为圆柱形空心管，采用316不锈钢材料制成。

所述的弹性钢片采用316不锈钢材料制成，弹性钢片厚度为2毫米。

所述上齿板采用铝合金材料加工而成，上齿板上均匀分布9个齿，齿尖角度为60度，间距为5毫米。

所述下齿板采用铝合金材料加工而成，下齿板上均匀分布9个齿，齿尖角度为60度，间距为5毫米。

所述的弹性缓冲材料采用高弹性橡胶材料制成，弹性缓冲材料包在微弯传感光纤外围。

所述微弯传感光纤采用G652普通单模光纤制成。

工作原理：利用全反射原理，光在光纤中实现低损耗传播。当光纤产生弯曲时，改变了光传播时的入射角度，使得部分导模变成辐射模而进入到光纤包层中，从而产生光功率的损耗。光纤弯曲越大，造成的光损耗就越大。利用该原理可以将光纤制成弯曲损耗传感装置。可恢复式光纤微弯传感装置的核心部件由上齿板、下齿板、微弯传感光纤、弹性缓冲材料组成。当外力作用在上下齿板上时，上下齿板靠拢压迫传感光纤使传感光纤产生弯曲，从而使得光纤中传输的光信号功率产生损耗。检测光纤中传输光信号功率的变化，并将功率的变化与施加在上下齿板上的外力对应起来，就可以实现对施加在立杆上的外力的测量。当外力撤除后，弹性钢片带动上齿板恢复原位，微弯传感光纤在弹性缓冲材料作用下恢复原状。

本发明的有益效果：本发明结构简单、加工制作方便，且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好。本发明的结构装置，当有压力作用在上齿板时，弹性缓冲材料起到保护光纤的作用，同时也能在外力撤除过后使得传感光纤恢复到原来的状态。在上齿板右侧的弹性钢片可防止力过大，对装置起到冲击，同时也起到恢复上齿板原来的状态的作用。压力信号转化为光信号，通过信号光纤传输，可以实现远端测量，并且精度高，可靠性好。

附图说明

图1为本发明一种可恢复式光纤微弯传感装置结构图。