[实用新型]一种反射式光纤传感头

说明书

本实用新型是一种全光路补偿反射式光纤传感头，适用于工业检测，控制的纤维光学传感器或用作传感器部件。

广泛应用的传感器中，反射式光纤传感器在精度、简易性和潜在的成本低方面，对用户均有特别的吸引力。但是据现有文献介绍的情况看，都存在下述弱点：

1.无论美国迈克尔·康勒（MichaeL  ConLey）在1986年美国光学工程学会刊物第718期上著文《反射型光纤传感器》中介绍的芯径为200μM，数值孔径0.37的光纤Y型分路器探头。还是英国1984年出版的伯·卡尔肖（Brain  Culshaw）所著《光纤传感与信号处理》一书中介绍的双光纤型光纤探头。芯径为200μM，数值孔径为0.5。都受光源、光路环境的不稳定性以及被检测物表面反射率差异的影响，难以得到准确信号。

2.采用光纤束或双光路的传感头，据美国克里斯托弗·劳森（Christopher  M·LawSon）在1983年美国光学工程学会刊物第412期上著文《抗环境干扰的薄膜反射式压力传感器》中介绍，这种传感头对消除误差虽有一定的补偿作用，但是结构系统复杂。在测量带宽内存在漂移误差，不利于长程传输。

所列举的几种传感头。还存在一个共同的弱点，其检测信号的线性度较差，不利于实现自动检测与控制。

本实用新型的任务在于向公众提供一种对光源、光路环境的不稳定性以及被检测物表面反射率差异有全补偿作用的光纤传感头。

本实用新型是按这样的方案设计的：用光纤Y型分路器与单根光纤相结合。以这两根光纤输出值之比值β＝P_B／P_A为输出信号。对光源、光路环境不稳定性以及被检测物表面反射率差异的影响都能克服，能得到准确的信号，有全补偿作用。

本实用新型的优点，克服了光源、光路环境、被检测物表面反射率差异的干扰，取得准确的信号，利于长距离传输，且灵敏度高，重复性和线性度好，结构简单，在工业检测领域中用途广泛。

本实用新型结合附图与实施例予以详细说明：

附图说明：

图1光纤传感头及附件示意图

图2光纤传感头剖视图

图3光纤传感头横截面图

图4即光强P与传感头和反射面间d的关系曲线如图A、B所示。

图5输出B与位移d的关系曲线。

实施例  光纤传感头5由光纤Y型分路器7的一端6和单根光纤12并列组成，同时置于外套不锈钢管9的玻璃毛细管8内，单光纤12与Y型分路器光纤用环氧树脂14粘结。并抛光其左端面，作为检测端。光纤Y型分路器7对反射光有1：1至1：10的分光比。它的另外两端10和11与单根光纤12，从右端看是三根并列、等长、等芯径、等数值孔径的单模或多模石英玻璃或塑料光纤。这三根光纤置于传输光缆4中，经保护器3后分成三根单芯光缆2。单芯光缆2为自由尾纤或接三个光纤连接器或光源及探测器组件1。其中至Y型分路器的一根光纤与光源相连作为光的输入端。另一根与单根光纤均作为输出端。这两根光纤的输出特性曲线，即光强P与传感头和反射面间距d的关系见图5，

以往的传感头，无论光纤Y型分路器还是双光纤型，都是分别应用特性曲线A或B作为输出信号，此信号均受输入光功率、光路变化的影响。本实用新型将两者结合，以这两根光纤的输出值之比β＝P_B／P_A作为检测信号，P_B为单光纤输出信号。P_A为光纤Y型分器的输出信号。用同样性能的光纤传输信号就消除了光源及光路不稳定因素以及表面反射率差异的影响。并得到了输出量β与位移d之间的关系具有一段线性很好的结果。见附图4。

本实用新型在工业检测与控制领域有着广泛的用途。