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一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法

文檔序號(hào):2758107閱讀:188來源:國(guó)知局
專利名稱:一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種制作光纖接頭的方法,特別涉及一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法。
背景技術(shù)
光纖作為通信線路已廣泛應(yīng)用于全世界各個(gè)地區(qū),同時(shí)光纖傳感技術(shù)也隨之迅速發(fā)展,光纖傳感器也越來越多的用在一些易燃易爆的場(chǎng)所。由于目前應(yīng)用于實(shí)際中的大多數(shù)光纖是石英光纖,其芯徑一般在8-80微米的范圍內(nèi),所以對(duì)光纖的接頭要求很高,常用的單模光纖的芯徑一般在6-10微米之間,兩根光纖的接頭偏差一微米就會(huì)出現(xiàn)較大的損耗。目前實(shí)際工程中,光纖的接續(xù)主要有兩種方法1)是用光纖熔接機(jī),通過電極放電弧的高溫將兩根光纖頭熔接在一起。但該方法不允許在易燃易爆的場(chǎng)合使用,如油庫(kù)、彈藥庫(kù)、 煤礦井下等地方;幻是用光纖冷接子的方法,如江蘇宇特公司的機(jī)械式光纖冷接子,但這樣的光纖接頭一般適于光纖到戶(FTTH)以及一些應(yīng)急臨時(shí)的光纖接續(xù)場(chǎng)合,其并不適用于惡劣、復(fù)雜的環(huán)境下以及需要長(zhǎng)期使用和對(duì)穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合,如危險(xiǎn)場(chǎng)所的光纖傳感器的接頭連接。當(dāng)然,其他還有一些通過環(huán)氧樹脂等膠黏劑的粘接接續(xù)的方法以及預(yù)制接頭的光纖活動(dòng)連接器,但它們也存在著由于溫度影響、水分子侵蝕、性能老化等問題, 從而達(dá)不到光纖傳感器的使用要求。另一方面,隨著技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了越來越多的光電混合電路板,并且有向高密度、純光路板發(fā)展的趨勢(shì)。在光電混合電路板中,較高密度的光路之間的連接是一個(gè)棘手的問題,需要高精度的光纖連接器,一些高密度的狹小的空間無法容納普通光纖熔接機(jī)的操作,也不允許有較多剩余光纖盤繞的空間,且光纖熔接機(jī)的大量使用在成本上也是比較高; 而常用的光纖接頭體積大、可靠性低、不易固定、難操作,更不適于較高密度的多通道光路連接。并且新的特種光纖的出現(xiàn)對(duì)接續(xù)也提出了更加苛刻的要求,如光子晶體光纖、碳涂覆光纖等新型光纖,不僅要求接續(xù)質(zhì)量高并要求不能破壞光纖結(jié)構(gòu),如光子晶體光纖的空氣隙用普通熔接機(jī)時(shí)導(dǎo)致空氣隙的閉合,增加了光纖接頭損耗以及改變了該光纖的光傳輸特性,對(duì)實(shí)驗(yàn)及工程應(yīng)用均有影響。記憶合金作為一種管道接頭是從上世紀(jì)六十年代就開始應(yīng)用于工業(yè)和軍事上,其優(yōu)良的性能受到大家的關(guān)注,業(yè)界也進(jìn)行了廣泛的深入研究。但目前記憶合金的管道接頭只適用于一般管道連接,這主要原因記憶合金的管道接頭加工方法是低溫液壓擴(kuò)徑法,隨著需要連接管線外徑的減小,擴(kuò)徑棒外徑也相應(yīng)的減小,其操作的難度逐步增高,特別是對(duì)小于1毫米的細(xì)徑以及小于0.1毫米的超細(xì)徑幾乎是無法操作的,而常用的裸光纖包層直徑是0. 08毫米至0. 28毫米之間,現(xiàn)有的擴(kuò)徑法無法做出如此細(xì)徑的管線接頭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法。采用本發(fā)明所述的制作方法,可做成小于1毫米甚至小于0.1毫米的細(xì)孔的記憶合金光纖接頭。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,其特征在于,包括以下步驟步驟一在上模座的底面安裝凸模,所述凸模具有尖銳端,在所述上模座上且位于所述凸模的兩側(cè)設(shè)置彈性元件,在所述彈性元件的端部設(shè)置壓料板,在壓料板的下方設(shè)置下模座,在所述下模座與壓料板之間設(shè)置記憶合金薄板,所述下模座上設(shè)置有凹模,所述凹模上設(shè)置有與凸模尖銳端相對(duì)應(yīng)的凹槽;步驟二 在低溫條件下,上模座向下運(yùn)動(dòng),首先壓料板接觸記憶合金薄板并將其壓緊在凹模上,上模座繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng),凸模作用于記憶合金薄板并使其伸長(zhǎng),凸模與凹模一起使記憶合金薄板擴(kuò)張變形出一凹槽;步驟三將加工變形后的記憶合金薄板與一平面板材固定為一體,記憶合金薄板與一平面板材固定后形成包含細(xì)孔的結(jié)構(gòu),且細(xì)孔內(nèi)切圓的內(nèi)徑Dt2、與在應(yīng)力、熱敏或磁敏誘導(dǎo)的條件下記憶合金薄板變形收縮后內(nèi)切圓的內(nèi)徑Dn及待連接光纖外徑滿足以下關(guān)系式Df < D12 < Df (1+S X K)關(guān)系式一[I-(I-S) XK] XDf < Dn < Df關(guān)系式二關(guān)系式一和關(guān)系式二中,Df是對(duì)接時(shí)光纖的外徑,K是由記憶合金薄板構(gòu)成的細(xì)孔結(jié)構(gòu)的形狀記憶應(yīng)變系數(shù),S是選取的比例系數(shù)。上述的一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,在步驟二中,當(dāng)上模座向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí),下模座相對(duì)上模座向上運(yùn)動(dòng)。上述的一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,在進(jìn)行步驟二時(shí),在上模座與下模座之間連接有用于監(jiān)測(cè)凸模和凹模相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離的微米級(jí)精度的距離探測(cè)裝置。上述的一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,在步驟三中,記憶合金薄板與平面板材是通過鍵合、粘接、電阻焊、鉚焊或激光焊接的方式固定為一體。上述的一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,步驟三中的平面板材具有與加工后的記憶合金薄板形成的凹槽相對(duì)應(yīng)的凹槽。上述的一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,所述凸模的尖銳端為線性尖端。上述的一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,所述凸模的尖銳端為臺(tái)階形尖端。上述的一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,步驟三中,在記憶合金薄板與平面板材的接觸面上鍍覆有薄膜層本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明制作的光纖接頭,可方便光纖的續(xù)接,在上模座與下模座之間連接有用于監(jiān)測(cè)凸模和凹模相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離的微米級(jí)精度的距離探測(cè)裝置,可以保證凸模與凹模的相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離在微米精度下重復(fù)運(yùn)行,利于精確生產(chǎn)。本發(fā)明所述的方法簡(jiǎn)單、操作方便、適于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用,是一種具有良好應(yīng)用前景的方法。下面通過附圖和實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明的流程圖。圖2為采用本發(fā)明制作前各部件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為采用本發(fā)明制作過程中各部件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明中凸模和凹模正視方向結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明中的凸模和凹模側(cè)視方向結(jié)構(gòu)示意圖。圖6采用本發(fā)明支撐的光纖接頭的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為圖6的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為圖6的B-B剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為光纖對(duì)接前剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為光纖對(duì)接后剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖11為采用本發(fā)明制成的另一種光纖接頭的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖12為圖11的沿細(xì)孔縱向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖13為采用本發(fā)明制成的又一種光纖接頭的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖14為多通道的凸模和凹模正視圖。圖15為多通道光纖接頭的剖視示意結(jié)構(gòu)圖。圖16為具有臺(tái)階形尖端的凸模與凹模側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖17為適于粗細(xì)不同光纖對(duì)接的光纖接頭的縱向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖18為采用本發(fā)明制作過程中安裝有光柵尺時(shí)的各部件結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明1-上模座;2-下模座;3-凸模;4-凹模;5-記憶合金薄板; 6-彈性元件;7-壓料板;10-距離探測(cè)裝置;15-光纖;16-平面板材;17-導(dǎo)入口 ;18-細(xì)孔;25-折射率匹配液。
具體實(shí)施例方式如圖1所示的一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,包括以下步驟步驟一在上模座1的底面安裝凸模3,所述凸模3具有尖銳端,所述凸模3的尖銳端為線性尖端,在所述上模座1上且位于所述凸模3的兩側(cè)設(shè)置彈性元件6,在所述彈性元件6的端部設(shè)置壓料板7,在壓料板7的下方設(shè)置下模座2,在所述下模座2與壓料板7之間設(shè)置記憶合金薄板5,所述下模座2上設(shè)置有凹模4,所述凹模4上設(shè)置有與凸模3尖銳端相對(duì)應(yīng)的凹槽;步驟二 在低溫條件下,上模座1向下運(yùn)動(dòng),首先壓料板7接觸記憶合金薄板5并將其壓緊在凹模4上,上模座1繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng),凸模3作用于記憶合金薄板5并使其伸長(zhǎng), 凸模3與凹模4 一起使記憶合金薄板5擴(kuò)張變形出一凹槽;步驟二中所指的低溫條件隨著記憶合金薄板5材料的差異而不同,如記憶合金薄板5材料是近等原子的TiNi合金時(shí),低溫是指液氮溫度及更低的溫度,但在記憶合金薄板5材料是摻釹的TiNi合金,低溫是指常溫至液氮溫度之間的溫度。步驟三將加工變形后的記憶合金薄板5與一平面板材16固定為一體,記憶合金薄板5與一平面板材16固定后形成包含細(xì)孔18的結(jié)構(gòu),且細(xì)孔18內(nèi)切圓的內(nèi)徑Dt2、與在應(yīng)力、熱敏或磁敏誘導(dǎo)的條件下記憶合金薄板5變形收縮后內(nèi)切圓的內(nèi)徑Dn及待連接光纖 15外徑滿足以下關(guān)系式 Df < Dt2 < Df (1+S X K)關(guān)系式一[I-(I-S) XK] XDf < Dn < Df 關(guān)系式二關(guān)系式一和關(guān)系式二中,Df是對(duì)接時(shí)光纖15的外徑,K是由記憶合金薄板5構(gòu)成的細(xì)孔結(jié)構(gòu)的形狀記憶應(yīng)變系數(shù),S是選取的比例系數(shù),常見的鎳鈦記憶合金最大的單程形狀記憶效應(yīng)可達(dá)到8%,即K值為8%,S —般選取的值是0. 5。也可以在步驟二中,當(dāng)上模座1向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí),下模座2相對(duì)上模座1向上運(yùn)動(dòng)。在進(jìn)行步驟二時(shí),在上模座1與下模座2之間連接有用于監(jiān)測(cè)凸模3和凹模4相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離的微米級(jí)精度的距離探測(cè)裝置10。步驟三中,將加工變形后的記憶合金薄板5與一平面板材16貼合固定為一體,可以通過鍵合、粘接、電阻焊、鉚焊或激光焊接的方式固定為一體的。但貼合過程不得出現(xiàn)令記憶合金薄板5收縮的條件。一種優(yōu)選的做法是將平面板材16上也沖壓出線形凹槽,或者由記憶合金薄板5替換平面板材16并且其上有沖壓出的線形凹槽,得到的細(xì)孔18的橫截面是閉合的曲線圍成的,在該曲線與光纖15橫截面曲線相匹配時(shí),構(gòu)成的細(xì)孔18的記憶合金薄板5在應(yīng)力、熱敏或磁敏誘導(dǎo)的等條件下收縮時(shí)可以更緊密的夾持光纖15。圖4和圖5分別是凸模3和凹模4的正視及側(cè)視方向結(jié)構(gòu)示意圖,可看出凸模3 的線形尖端兩頭形狀是半錐形,凹模4是與之配合的形狀,使記憶合金薄板5與平面板材16 構(gòu)成的細(xì)孔結(jié)構(gòu)的兩端形成錐形的導(dǎo)入口 17,方便光纖15導(dǎo)入細(xì)孔18中。圖6、圖7和圖8分別是加工出的成品的俯視圖和A-A及B-B方向的剖視圖。圖9、 圖10為光纖15對(duì)接前后的剖視結(jié)構(gòu)示意圖,可以看出構(gòu)成細(xì)孔18的記憶合金薄板5在收縮前光纖15可以自由在細(xì)孔18中移動(dòng),當(dāng)記憶合金薄板5收縮后細(xì)孔18夾緊了光纖15, 從而完成了光纖15的對(duì)接,為了減少兩個(gè)光纖15之間的連接損耗,在兩個(gè)光纖15接頭之間有折射率匹配液25。圖11、圖12和圖13是僅在記憶合金薄板5上有線形凹槽的示意圖,只是線形凹槽的橫截面形狀不同。圖14是凸模3具有并排多個(gè)線形尖端、凹模4具有多個(gè)并排的線形凹槽的正視圖,圖15是這種凸模3和凹模4加工出的成品的使用情況結(jié)構(gòu)示意圖,可以同時(shí)使多根光纖15兩兩分別對(duì)接。圖16是具有臺(tái)階形尖端的凸模3與凹模4側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖,可以加工出具有臺(tái)階的細(xì)孔18的成品,圖17為該成品的縱向剖視結(jié)構(gòu)示意圖,該結(jié)構(gòu)的成品適于不同粗細(xì)的光纖15的對(duì)接。圖18在上模座1與下模座2之間連接有用于監(jiān)測(cè)凸模3和凹模4相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離的微米級(jí)精度的距離探測(cè)裝置10,所述距離探測(cè)裝置10為光柵尺,可以保證凸模3與凹模 4的相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離在微米精度下重復(fù)運(yùn)行,利于精確生產(chǎn)。在記憶合金薄板5與平面板材16的接觸面上鍍覆有薄膜層,該鍍覆層材料可以是銅或銅合金、鋅或鋅合金、錫、鋁、鉬、金、銀等金屬材料,或聚乙烯、聚亞酰胺等高分子材料,或者是陶瓷、碳及碳化物等非金屬材料或化合物。 以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例,并非對(duì)本發(fā)明作任何限制,凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效變換,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,其特征在于,包括以下步驟步驟一在上模座(1)的底面安裝凸模(3),所述凸模C3)具有尖銳端,在所述上模座 (1)上且位于所述凸模(3)的兩側(cè)設(shè)置彈性元件(6),在所述彈性元件(6)的端部設(shè)置壓料板(7),在壓料板(7)的下方設(shè)置下模座O),在所述下模座( 與壓料板(7)之間設(shè)置記憶合金薄板(5),所述下模座( 上設(shè)置有凹模G),所述凹模(4)上設(shè)置有與凸模(3)尖銳端相對(duì)應(yīng)的凹槽;步驟二 在低溫條件下,上模座(1)向下運(yùn)動(dòng),首先壓料板(7)接觸記憶合金薄板(5) 并將其壓緊在凹模(4)上,上模座(1)繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng),凸模(3)作用于記憶合金薄板(5)并使其伸長(zhǎng),凸模(3)與凹模(4) 一起使記憶合金薄板( 擴(kuò)張變形出一凹槽;步驟三將加工變形后的記憶合金薄板(5)與一平面板材(16)固定為一體,記憶合金薄板(5)與一平面板材(16)固定后形成包含細(xì)孔(18)的結(jié)構(gòu),且細(xì)孔(18)內(nèi)切圓的內(nèi)徑 Dt2、與在應(yīng)力、熱敏或磁敏誘導(dǎo)的條件下記憶合金薄板( 變形收縮后內(nèi)切圓的內(nèi)徑Dn及待連接光纖(1 外徑滿足以下關(guān)系式Df < Dt2 < Df (1+S X K)關(guān)系式一[I-(I-S) XK] XDf < Dn < Df 關(guān)系式二Df是對(duì)接時(shí)光纖(15)的外徑,K是由記憶合金薄板(5)構(gòu)成的細(xì)孔結(jié)構(gòu)的形狀記憶應(yīng)變系數(shù),S是選取的比例系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,其特征在于在步驟二中,當(dāng)上模座(1)向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí),下模座( 相對(duì)上模座(1)向上運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,其特征在于在進(jìn)行步驟二時(shí),在上模座⑴與下模座⑵之間連接有用于監(jiān)測(cè)凸模⑶和凹模⑷相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離的微米級(jí)精度的距離探測(cè)裝置(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,其特征在于在步驟三中,記憶合金薄板( 與平面板材(16)是通過鍵合、粘接、電阻焊、鉚焊或激光焊接的方式固定為一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,其特征在于步驟三中的平面板材(16)具有與加工后的記憶合金薄板( 形成的凹槽相對(duì)應(yīng)的凹槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,其特征在于所述凸模(3)的尖銳端為線性尖端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,其特征在于所述凸模(3)的尖銳端為臺(tái)階形尖端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,其特征在于步驟三中,在記憶合金薄板( 與平面板材(16)的接觸面上鍍覆有薄膜層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用記憶合金制作光纖接頭的方法,包括以下步驟在上模座的底面安裝凸模,凸模具有尖銳端,在上模座上且位于所述凸模的兩側(cè)設(shè)置彈性元件,在彈性元件的端部設(shè)置壓料板,在壓料板的下方設(shè)置下模座,在下模座與壓料板之間設(shè)置記憶合金薄板,下模座上設(shè)置有凹模;上模座向下運(yùn)動(dòng),壓料板接觸記憶合金薄板并將其壓緊在凹模上,上模座繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng),凸模作用于記憶合金薄板并使其伸長(zhǎng),凸模與凹模一起使記憶合金薄板擴(kuò)張變形出一凹槽;將加工變形后的記憶合金薄板與一平面板材固定為一體,記憶合金薄板與一平面板材固定后形成包含細(xì)孔的結(jié)構(gòu)。采用本發(fā)明所述的制作方法,可做成小于1毫米甚至小于0.1毫米的細(xì)孔的記憶合金光纖接頭。
文檔編號(hào)G02B6/38GK102466840SQ20101053234
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者杜兵 申請(qǐng)人:西安金和光學(xué)科技有限公司
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