[发明专利]一种一体式微位移光纤传感探头

说明书

本发明公开了一种一体式微位移光纤传感探头，所述探头包括敏感膜片、反射膜片、发射光纤、接收光纤、光纤固定座、金属腔体以及金属网格保护罩；所述敏感膜片、金属腔体以及光纤固定座共同组成一个密封的腔体；敏感膜片的一面镀有反射膜片，反射膜片位于密闭腔体的一侧；敏感膜片外侧有金属网格保护罩；所述发射光纤的发射端与接收光纤的接收端由光纤固定座固定；光纤固定座上有按一定对称角度固定发射光纤发射端和接收光纤接收端的光纤卡槽；光纤能从光纤卡槽预留的空隙伸入密封腔体内。本发明用于检测声波信号，相比于现有反射式强度调制型传感器，能够有效地提高传感器灵敏度，减小传感器的测量死区范围，从而提高传感器的性能。

技术领域

本发明涉及光纤传感领域，尤其涉及一种一体式微位移光纤传感探头。

背景技术

光纤传感器凭借其结构简单、体积小、抗电磁干扰、成本低以及测量精度高等优点吸引了众多研究学者。光纤传感器的发展迅速，已经广泛地应用于对温度、湿度、声音、压力、位移和振动等物理量的监测。

目前，光纤声波传感器主要有RIM-FODS(反射式强度调制型)和干涉型两种类型。其中干涉型光纤传感器是基于法布里-珀罗(Fabry-Perot)腔构成干涉结构，相比反射式强度调制型光纤传感器，干涉型光纤传感系统需要对干涉信号采用有效的解调手段，在一定程度增加了传感系统的复杂度与成本。RIM-FODS是研究比较成熟的一类传感器，具有简单的原理和结构，成本低廉，并且可以实现非接触式的测量。目前现有的RIM-FODS传感器，根据传感探头上光纤的数量以及分布的不同，主要分为光纤对型、三光纤型、半圆型、随机型以及同轴型等结构，不同的探头结构决定了传感器调制函数和测量灵敏度。而现有应用中，由于多采用发射与接收光纤平行紧贴且两光纤垂直于反射面的结构，基本的RIM-FODS传感器的灵敏度都不理想。其主要原因是在该情况下，接收光纤只能接收到反射光斑的边缘区，该区反射光强度变化范围小，导致传感器整体灵敏度不高；同时在反射面与光纤端面距离较小的情况下，存在反射光无法进入接收光纤的情况，即“测量死区”，使RIM-FODS传感器的推广应用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有反射式强度调制型传感器灵敏度不高、“死区”过宽的缺点，提供一种一体式微位移光纤传感探头。本发明能够有效减小传感器测量“死区”，增大测量灵敏度。

本发明的目的能够通过以下技术方案实现：

一种一体式微位移光纤传感探头，包括敏感膜片、反射膜片、发射光纤、接收光纤、光纤固定座、金属腔体以及金属网格保护罩。

所述敏感膜片、金属腔体以及光纤固定座共同组成一个密封的腔体；敏感膜片的一面镀有反射膜片，反射膜片位于密闭腔体的一侧；敏感膜片外侧有金属网格保护罩。发射光纤具有两端，一端为金属腔体内的发射端，另一端与光源相连接；接收光纤也具有两端，一端为金属腔体内的接收端，另一端与探测器相连接。发射光纤的发射端、接收光纤的接收端以及接收器位于腔体内；所述发射光纤的发射端与接收光纤的接收端由光纤固定座固定，光纤固定座上有按一定对称角度固定发射光纤发射端、接收光纤接收端的光纤卡槽。光纤能从光纤卡槽预留的空隙伸入密封腔体内。

进一步地，位于密封腔体内发射光纤发射端的轴向与接收光纤接收端的轴向关于反射膜片的法线共面且对称。即从发射光纤发射端射出的光线是以一定的角度射向反射膜的，并非正入射。

进一步地，所述反射膜片位于敏感膜片的中心。

进一步地，所述敏感膜片的轴线与反射膜片的轴线平行，并与发射光纤和接收光纤共面。

本发明相较于现有技术，具有以下的有益效果：

1、在本发明中，所述一体式微位移光纤传感探头所采用的发射光纤与与接收光纤都与敏感膜片法线共面，且对法线具有一定的对称倾角，即入射角不为0°，能够减小传感器死区范围，增大传感器的灵敏度，提高光纤传感器的性能。

附图说明