一種基于無芯光纖的振動傳感器及其檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于無芯光纖的振動傳感器及其檢測裝置。包括第一光纖、無芯光纖段、第三光纖和毛細管段，所述第一光纖、無芯光纖段、第三光纖順序熔接，所述無芯光纖段的長度為0.5厘米～10厘米，無芯光纖段的實心包層直徑小于所述第一光纖外徑；所述無芯光纖段位于所述毛細管段內(nèi)，所述毛細管段的兩端分別與所述第一光纖、第三光纖的涂覆層粘結?；谏鲜稣駝觽鞲衅鞯臋z測裝置，包括基于無芯光纖的振動傳感器、光源和頻譜儀。本發(fā)明克服了普通振動傳感器工藝復雜、靈敏度受限及動態(tài)范圍小等缺陷，具有靈敏度高、結構簡單牢固、易于制作的特點，可進行大范圍、高精度的振動頻率探測并可實現(xiàn)大規(guī)模標準化制作生產(chǎn)。
【專利說明】一種基于無芯光纖的振動傳感器及其檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖傳感領域，尤其涉及一種基于無芯光纖的振動傳感器及其檢測裝置。
【背景技術】
[0002]隨著近幾十年來光纖傳感技術的不斷發(fā)展，光纖傳感器已經(jīng)能夠實現(xiàn)幾十個物理量的探測并逐漸被運用于通訊、工程、物理參數(shù)測量等領域。光纖傳感器實現(xiàn)對振動波的探測是現(xiàn)在研究的熱點之一。隨著當今社會發(fā)展，對基礎設施的結構健康狀況的實時監(jiān)測有了越來越高的要求，例如橋梁振動和應力的監(jiān)測、電機振動監(jiān)測、變壓器振動監(jiān)測等，同時也要求傳感器能夠在復雜電磁環(huán)境下進行可靠穩(wěn)定的多參量測量。在這樣的要求下光纖傳感器相較于傳統(tǒng)傳感器突顯出很多優(yōu)勢，比如不受電磁干擾、體積小、重量輕、耐腐蝕等。由此光纖傳感器已經(jīng)得到了越來越廣泛的應用。
[0003]無芯光纖是一種新型光纖，與纖芯-包層結構的普通光纖不同，這種光纖是一種具有均勻材質的石英纖維，沒有纖芯，只由實心包層和涂覆層構成，不帶有折射率差導致的分層特征，包層和涂覆層分別有純?nèi)廴谑⒉牧虾途酆衔锊牧现瞥?，涂覆層可以很容易被剝離掉。
[0004]無芯光纖振動傳感器作為光纖傳感器家族中的一員，它除了具有已有傳統(tǒng)光纖傳感器的優(yōu)點之外，還具有更大的動態(tài)范圍、更高的精度和靈敏度、可遠程測量等優(yōu)點，已引起科研工作者越來越廣泛的關注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于無芯光纖的振動傳感器，能夠克服普通振動傳感器靈敏度受限問題，并提高動態(tài)范圍。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種基于無芯光纖的振動傳感器，包括第一光纖、無芯光纖段、第三光纖和毛細管段，所述第一光纖、無芯光纖段、第三光纖順序熔接，所述第一光纖、第三光纖為同規(guī)格的單模光纖，所述無芯光纖段的長度為0.5厘米?10厘米，無芯光纖段的實心包層直徑小于所述第一光纖外徑；所述無芯光纖段位于所述毛細管段內(nèi)，所述毛細管段的兩端分別與所述第一光纖、第三光纖的涂覆層粘結。
[0007]優(yōu)選的，所述毛細管段為石英毛細管段。所述毛細管段與第一光纖、第三光纖的涂覆層采用環(huán)氧樹脂或紫外膠粘結。
[0008]本發(fā)明還提供了一種所述基于無芯光纖的振動傳感器的檢測裝置，其特征在于，包括所述基于無芯光纖的振動傳感器、光源和頻譜儀，所述光源和所述頻譜儀分別連接所述振動傳感器兩端，所述振動傳感器固定于被檢測的振動源之上。
[0009]本發(fā)明所述基于無芯光纖的振動傳感器，利用了傳感器內(nèi)無芯光纖受到振動產(chǎn)生微彎，而無芯光纖與腔內(nèi)空氣由于折射率的不同等效成一種多模光纖，基于單模-多模-單模結構的模式干涉進而將振動信號調制到光信號上的特性，實現(xiàn)了基于強度調制的振動傳感，這種方法克服了利用多模光纖通過包層模式實現(xiàn)傳感探測靈敏度低的問題，同時也克服了通過腐蝕掉多模光纖包層讓外界環(huán)境充當包層的工藝復雜性，一定程度上減少了誤差。
[0010]本發(fā)明基于上述振動傳感器的檢測裝置的優(yōu)點是結構簡單牢固、成本低、產(chǎn)品成功率高可操作性強、靈敏度高、抗電磁干擾能力強、測量動態(tài)范圍大、測量精度高、可遠程測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的技術方案作進一步具體說明。
[0012]圖1為本發(fā)明所述基于無芯光纖的振動傳感器示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明所述基于無芯光纖的振動傳感器的檢測裝置結構圖。
[0014]其中I——第一單模光纖，2—一無芯光纖，3——第三單模光纖，4——石英毛細管，5——粘合劑,6——光源，7——振動源，8——振動傳感器,9——頻譜儀。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，第一單模光纖1、無芯光纖段2、第三單模光纖3順序熔接，第一單模光纖、第三單模光纖為同規(guī)格的單模光纖，無芯光纖段的長度為0.5厘米?10厘米，無芯光纖段的實心包層直徑小于第一單模光纖外徑；無芯光纖段2懸空位于石英毛細管段4內(nèi)，石英毛細管段4的兩端分別與第一單模光纖、第三單模光纖的涂覆層通過粘合劑5粘結。無芯光纖2于石英毛細管4中懸空，免受環(huán)境干擾。粘合劑5采用環(huán)氧樹脂或紫外膠。
[0016]圖2所示為本發(fā)明所述基于無芯光纖的振動傳感器的檢測裝置，它包括可對振動頻率進行測量無芯光纖傳感器8，光源6和頻譜儀9。其中光源6和頻譜儀9分別連接無芯光纖傳感器8兩端，無芯光纖傳感器固定于振動源7之上。
[0017]本發(fā)明基于無芯光纖的振動傳感器的檢測裝置的工作過程是，光源6將光入射到傳感器8中，當傳感器受到來自振動源7振動時，毛細管4中的無芯光纖2受到振動作用發(fā)生微彎，引起模式變化形成多模干涉，從而引起光強變化，實現(xiàn)對光的強度調制，通過頻譜儀9對信號進行處理，即可獲得振動的精確頻率。
[0018]最后所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種基于無芯光纖的振動傳感器，其特征在于，包括第一光纖、無芯光纖段、第三光纖和毛細管段，所述第一光纖、無芯光纖段、第三光纖順序熔接，所述第一光纖、第三光纖為同規(guī)格的單模光纖，所述無芯光纖段的長度為0.5厘米?10厘米，無芯光纖段的實心包層直徑小于所述第一光纖外徑；所述無芯光纖段位于所述毛細管段內(nèi)，所述毛細管段的兩端分別與所述第一光纖、第三光纖的涂覆層粘結。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于無芯光纖的振動傳感器，其特征在于，所述毛細管段為石英毛細管段。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于無芯光纖的振動傳感器，其特征在于，所述毛細管段與第一光纖、第三光纖的涂覆層采用環(huán)氧樹脂或紫外膠粘結。
4.一種權利要求1所述基于無芯光纖的振動傳感器的檢測裝置，其特征在于，包括所述基于無芯光纖的振動傳感器、光源和頻譜儀，所述光源和所述頻譜儀分別連接所述振動傳感器兩端，所述振動傳感器固定于被檢測的振動源之上。
【文檔編號】G01H9/00GK103925985SQ201410144060
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權日:2014年4月10日
【發(fā)明者】夏歷, 冉艷麗, 文靖予, 劉德明 申請人:華中科技大學