[发明专利]一种多层光纤应变盘的制作方法及装置

说明书

一种多层光纤应变盘的制作装置及方法，属于光纤传感技术领域。该装置由缠绕工装、可调节转轴装置、覆胶装置、张力控制装置、供纤装置以及固化封装装置六部分组成。其设计思想为：通过弹性盘片搭配对称设计的缠绕工装，完成两侧光纤同步绕制，并通过共轴转动设计确保绕制光纤长度一致，实现两侧多层光纤环的缠绕固化以及与弹性盘片的粘接同时进行；在绕制过程中通过覆胶装置的过胶孔、张力控制装置等辅助设备并结合相应制作工艺方法，完成光纤覆胶控制与缠绕张力控制，确保实现两侧光纤绕制覆胶均匀平衡以及缠绕张力一致。利用该装置可以达到两侧多层光纤缠绕的同步一致，并实现多层光纤应变盘制作中光纤的绕制固化以及与弹性盘片粘接同时进行。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种多层光纤应变盘的制作方法及装置。

背景技术

光纤传感技术是自上世纪70年代中期发展起来的一门新技术，在随后的几十年里光电子技术和光纤技术高速发展，以光纤作为敏感元件的光纤传感技术也得到了迅速发展，应用领域遍布工业生活的方方面面。光纤作为敏感元件时，光纤中传输光波的特征参量，如振幅、相位、波长、偏振态和模式等，对外界环境因素变化都非常敏感，光纤传感技术即是通过检测光纤中传输光的特性变化来测量外界环境待测量。

与传统传感技术相比，光纤传感技术除了具有无源性、体小质轻、抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀等无与伦比的独特特点外，还具有大动态范围、宽工作频带、高灵敏度、响应快、精度高以及线性度高等优点，其测量对象非常广泛，可用于温度、压力、位移、速度、加速度、电流电压、电磁场、液体浓度以及核辐射等各种物理量、化学量的测量。因此备受发达国家军事与商业领域的青睐，经过近几十年的发展，光纤传感技术为传感领域的重要研究方向并在国民生产生活领域有重大应用。

光纤应变盘做为光纤传感器中常见的核心弹性换能元件，多用于加速度、应力应变及压力等物理量测量的光纤传感技术。在光纤传感器中，光纤应变盘主要功能是将外界待测量信息(如加速度、压力等)转化为应变盘上光纤的应变信息，并以此对光纤中传输光波的特征参量(如相位、偏振态及幅值等)进行调制。而传感系统利用信号解调装置得光学特征参量调制信息，并通过光学特征参量变化信息与外界待测量信息的线性响应关系，检测到得未知外界待测量信息。在结构上，光纤应变盘上下表面对称位置粘贴的光纤可构成推挽结构，当弹性盘片受外界影响而发生弯曲形变时，粘贴在弹性盘片上下表面的光纤，一面会发生拉伸应变，一面会发生压缩应变，形成推挽效应，可以增加传感器的灵敏度；光纤应变盘本身结构所带有的平面几何特性使得其具备很高的本征方向性响应，能够对对方向性强的信号进行高精度监测。以光纤应变盘作为换能器的光纤传感器结构紧凑、制作简单、体积小，易于满足实用要求，同时具有高灵敏度、本征方向性应等优势，能方便地被开发为各种传感器而备受关注，因此在工业生产生活中是十分常见的。