專(zhuān)利名稱(chēng)：在線(xiàn)寫(xiě)弱光纖光柵的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在線(xiàn)寫(xiě)弱光纖光柵的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置及其應(yīng)用方法。主要用于光纖在拉制過(guò)程的同時(shí)弱光柵的寫(xiě)入情況實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，屬于光纖連接和傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
弱光纖光柵可以作為濾波器，用于過(guò)濾放大式自發(fā)射光學(xué)放大器在信號(hào)被處理之前的噪聲，在改善輸出信號(hào)的信噪比方面優(yōu)于F-P濾波器。這種濾波器幾乎沒(méi)有碼間干擾， 也不像來(lái)自F-P透射式濾波器脈沖那樣有一個(gè)長(zhǎng)的衰退的尾巴，避免了錯(cuò)誤探測(cè)的發(fā)生。弱光纖光柵另一個(gè)重要應(yīng)用是在復(fù)合材料的健康監(jiān)測(cè)方面?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)朝向使用質(zhì)量更輕、強(qiáng)度更高、更智能化材料方向發(fā)展。與金屬相比，碳纖維等復(fù)合材料成本較低，主要原因是金屬材料零部件經(jīng)常存在過(guò)設(shè)計(jì)，而且頻繁檢測(cè)。因此，使用復(fù)合材料代替金屬材料設(shè)計(jì)零部件是今后的發(fā)展方向，例如美國(guó)波音公司的787飛機(jī)大量使用碳纖維復(fù)合材料， 大大降低了飛行重量，節(jié)約了燃料成本。但碳纖維復(fù)合材料在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)裂紋、分層等缺陷，這些缺陷不僅很難探測(cè)，而且對(duì)飛機(jī)的安全飛行也是災(zāi)難性的。在碳纖維復(fù)合材料中埋入光纖光柵傳感器為這類(lèi)問(wèn)題的解決提供了較好的解決方案。這種傳感器是由光纖制成的，質(zhì)量很輕；更重要的是它能直接埋入復(fù)合材料中，兩者之間結(jié)合良好。由于碳纖維復(fù)合材料的失效是潛在而廣泛的，將光纖光柵傳感器埋入碳纖維復(fù)合材料中可以提供健康監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)和維護(hù)。碳纖維復(fù)合材料的健康監(jiān)測(cè)需要由許多光纖光柵傳感器組成的準(zhǔn)分布式傳感系統(tǒng)?；跍?zhǔn)分布式傳感的光纖布拉格光柵主要是在頻域范圍內(nèi)復(fù)用。因此，為了區(qū)分來(lái)自各個(gè)傳感點(diǎn)的信息，每個(gè)傳感光柵的波長(zhǎng)范圍必須是不同的，因而，傳感點(diǎn)的數(shù)量會(huì)受到光源帶寬、解調(diào)設(shè)備的分辨率、以及兩個(gè)光柵之間波長(zhǎng)間隔的限制。通常能夠復(fù)用的光柵數(shù)量是15-20個(gè)，這對(duì)于多點(diǎn)傳感監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)，應(yīng)用受到極大限制。解決這個(gè)問(wèn)題辦法是，使用在室溫下完全相同的低反射(< )的弱光纖光柵。弱光纖光柵的寫(xiě)入方法通常有以下三種橫向側(cè)面干涉曝光法、點(diǎn)_點(diǎn)寫(xiě)入法和相位掩膜法。無(wú)論哪種光纖光柵制作方法，都存在兩點(diǎn)不足。一是常規(guī)光纖光柵制作過(guò)程中必須剝除紫外吸收的光纖聚合物涂層，這會(huì)導(dǎo)致光纖受到額外的損傷，難以保證光纖光柵的強(qiáng)度及完整性。二是上述三種方法都很難在短時(shí)間內(nèi)，在同一根光纖上大量的制作光纖光柵。弱光柵的在線(xiàn)寫(xiě)入技術(shù)可以很好地解決這兩個(gè)問(wèn)題。弱光纖光柵在線(xiàn)寫(xiě)入過(guò)程中會(huì)受到一些因素的影響，有可能導(dǎo)致弱光纖光柵寫(xiě)入不成功，因此，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)不可或缺。常規(guī)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法是，光源發(fā)出光通過(guò)分路器進(jìn)入光纖，光碰到光柵后被反射后進(jìn)入光譜儀，從而監(jiān)測(cè)弱光纖光柵的寫(xiě)入狀態(tài)。在這種方法中， 光纖是處于靜止?fàn)顟B(tài)的，光柵反射信號(hào)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)容易實(shí)現(xiàn)。然而，光纖在拉制過(guò)程中通過(guò)排線(xiàn)器和收線(xiàn)盤(pán)將光纖盤(pán)繞在收線(xiàn)盤(pán)上。由于收線(xiàn)盤(pán)在不停旋轉(zhuǎn)，不能將分路器的傳輸光纖與收線(xiàn)盤(pán)上的光纖直接連接，否則會(huì)導(dǎo)致纏繞。因此，如何將信號(hào)導(dǎo)出并對(duì)弱光纖光柵的寫(xiě)入狀態(tài)進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)就成為技術(shù)瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適宜光纖在拉制過(guò)程中在線(xiàn)監(jiān)測(cè)弱光纖光柵寫(xiě)入狀態(tài)的裝置及應(yīng)用方法，裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，換盤(pán)方便等特點(diǎn)。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)該裝置由滑動(dòng)導(dǎo)軌、光纖旋轉(zhuǎn)連接器和V型槽快速連接器等組成。光纖旋轉(zhuǎn)連接器是由定子和轉(zhuǎn)子組成的。定子固定在滑動(dòng)導(dǎo)軌上，并可沿滑動(dòng)導(dǎo)軌移動(dòng)。定子的一端連接有輸入光纖，光源發(fā)出的光經(jīng)分路器進(jìn)入輸入光纖，輸入光纖中傳輸?shù)墓馔ㄟ^(guò)非接觸由定子耦合入與轉(zhuǎn)子相連的輸出光纖中。轉(zhuǎn)子上下對(duì)稱(chēng)安裝有兩根撥桿。撥筒固定在收線(xiàn)盤(pán)上，撥筒上下對(duì)稱(chēng)開(kāi)了兩個(gè)條形槽。當(dāng)定子在滑動(dòng)導(dǎo)軌上移動(dòng)時(shí)，撥桿可以進(jìn)入或退出條形槽。收線(xiàn)盤(pán)邊緣上固定有V型槽快速連接器，它可以將輸出光纖和收線(xiàn)盤(pán)上的光纖快速對(duì)接起來(lái)，并實(shí)現(xiàn)待接續(xù)光纖的固定。收線(xiàn)盤(pán)通過(guò)螺母固定于電機(jī)軸上，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)撥筒隨收線(xiàn)盤(pán)一起旋轉(zhuǎn)，然后撥筒帶動(dòng)撥桿轉(zhuǎn)動(dòng)，撥桿再驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明專(zhuān)利具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果(1)通過(guò)采用滑動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，很容易實(shí)現(xiàn)撥桿與撥筒的結(jié)合與分離，與軟軸連接相比，收線(xiàn)盤(pán)更換方便。(2)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，撥桿和撥筒在垂直方向可以相對(duì)移動(dòng)，避免了光纖旋轉(zhuǎn)連接器和收線(xiàn)盤(pán)偏心的影響。(3)由于使用了光纖旋轉(zhuǎn)連接器，使得光在傳輸過(guò)程中穩(wěn)定可靠。(4) V型槽快速連接器保證了光纖對(duì)接迅速方便，大大縮短了光纖定位夾緊的時(shí)間。


圖1為本發(fā)明專(zhuān)利結(jié)構(gòu)示意圖。圖2弱光纖光柵監(jiān)測(cè)原理圖。其中，附圖中的附圖標(biāo)記的名稱(chēng)為1-輸入光纖，2-定子，3-轉(zhuǎn)子，4-撥桿，5-撥筒，6_輸出光纖，7-V型槽快速連接器，8-電機(jī)，9-收線(xiàn)盤(pán)，10-滑動(dòng)導(dǎo)軌，11-光源，12-光譜儀，13-Y型分路器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明專(zhuān)利的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例如圖1所示，從整體上來(lái)說(shuō)，本發(fā)明專(zhuān)利主要包括兩大部分撥桿與撥筒快速結(jié)合與分離機(jī)構(gòu)和光纖快速定位夾緊器。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的一種光纖拉制過(guò)程中弱光纖光柵寫(xiě)入狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，該裝置包括輸入光纖1、定子2、轉(zhuǎn)子3、撥桿4、撥筒5、輸出光纖6、V型槽快速連接器7、電機(jī)8、收線(xiàn)盤(pán)9、滑動(dòng)導(dǎo)軌10、光源11、光譜儀12和Y型分路器13 ；定子2支撐在滑動(dòng)導(dǎo)軌10上，定子2 — 端連接輸入光纖1，轉(zhuǎn)子3與輸出光纖6相連，定子2和轉(zhuǎn)子3非接觸式耦合傳光，轉(zhuǎn)子3上下對(duì)稱(chēng)安裝有兩根撥桿4，撥筒5上下對(duì)稱(chēng)加工有兩個(gè)條形槽，撥桿4可以進(jìn)出撥筒5的條形槽，撥筒5固定在收線(xiàn)盤(pán)9上，收線(xiàn)盤(pán)9固定在電機(jī)8軸上，V型槽快速連接器7固定在收線(xiàn)盤(pán)9的邊緣上，輸出光纖6穿過(guò)撥筒5的條形槽與收線(xiàn)盤(pán)9上的光纖對(duì)接一起定位在 V型槽快速連接器7的V型槽中并夾緊，Y型分路器13的一端分別與光源11和光譜儀12 連接，另一端與輸入光纖1連接。上述的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置中，定子2支撐在滑動(dòng)導(dǎo)軌10上沿滑動(dòng)導(dǎo)軌左右移動(dòng)。撥筒5通過(guò)螺釘固定在收線(xiàn)盤(pán)9上。收線(xiàn)盤(pán)9通過(guò)螺釘固定在電機(jī)8軸上。本發(fā)明的光纖拉制過(guò)程中弱光纖光柵寫(xiě)入狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的應(yīng)用，其特征在于用于光纖在拉制過(guò)程的同時(shí)弱光柵的寫(xiě)入情況實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，用法是先移動(dòng)滑動(dòng)導(dǎo)軌 10上的滑塊，使之向左滑動(dòng)，輸入光纖1、定子2、轉(zhuǎn)子3和撥桿4隨之一起向左移動(dòng)，使撥桿 4從撥筒5條形槽中退出；然后將收線(xiàn)盤(pán)9套入電機(jī)8軸上并用螺母固定；再將支撐在滑動(dòng)導(dǎo)軌10上的定子2沿滑動(dòng)導(dǎo)軌10向右移動(dòng)，調(diào)整撥桿4的方向，使之進(jìn)入撥筒5的條形槽內(nèi)；將輸出光纖6與收線(xiàn)盤(pán)9上的光纖對(duì)接并定位在V型槽快速連接器7的V型槽中夾緊； 最后將輸入光纖1與Y型分路器13對(duì)接起來(lái)，即可以進(jìn)行弱光纖光柵的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。本發(fā)明的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置中，定子2和轉(zhuǎn)子3之間通過(guò)非接觸式耦合傳光，定子2固定于滑動(dòng)導(dǎo)軌的支桿上，可在滑動(dòng)導(dǎo)軌上左右移動(dòng)，定子一端連接有輸入光纖1，輸入光纖 1相對(duì)于定子2靜止不動(dòng)。兩根撥桿4固定于轉(zhuǎn)子3上，并隨轉(zhuǎn)子自由旋轉(zhuǎn)。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，輸入光纖1，定子2，滑動(dòng)導(dǎo)軌10的支桿，光源11，光譜儀12，分路器13均是靜止不動(dòng)的；而轉(zhuǎn)子3，撥桿4，撥筒5，輸出光纖6，V型槽快速連接器7，收線(xiàn)盤(pán) 9均隨電機(jī)軸一起旋轉(zhuǎn)。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，光源11發(fā)出的光經(jīng)Y型分路器13進(jìn)入輸入光纖1，再由定子2 和轉(zhuǎn)子3非接觸耦合進(jìn)輸出光纖6，最后經(jīng)V型槽快速連接器7中的對(duì)接光纖傳輸?shù)焦鈻牛?反射光又經(jīng)V型槽快速連接器7，輸出光纖6，轉(zhuǎn)子3，定子2，輸入光纖1，Y型分路器13、進(jìn)入光譜儀12進(jìn)行弱光纖光柵的寫(xiě)入狀態(tài)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。本監(jiān)測(cè)裝置，其撥桿4對(duì)稱(chēng)的固定在轉(zhuǎn)子3上下兩端上，撥筒5上對(duì)稱(chēng)加工有兩個(gè)條型槽，撥桿4可以迅速進(jìn)入和退出撥筒5的條型槽。轉(zhuǎn)子3與撥筒5不同軸時(shí)，撥桿3和撥筒5之間會(huì)自動(dòng)調(diào)整偏心，避免軟軸連接帶來(lái)的麻煩。V型槽快速連接器可以保證光纖對(duì)接迅速完成，滿(mǎn)足工藝要求。采用滑動(dòng)導(dǎo)軌后，收線(xiàn)盤(pán)9更換方便。
權(quán)利要求
1.一種光纖拉制過(guò)程中弱光纖光柵寫(xiě)入狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該裝置包括輸入光纖(1)、定子(2)、轉(zhuǎn)子(3)、撥桿(4)、撥筒(5)、輸出光纖(6) ^型槽快速連接器(7)、 電機(jī)⑶、收線(xiàn)盤(pán)(9)、滑動(dòng)導(dǎo)軌(10)、光源(11)、光譜儀(12)和Y型分路器(13)；定子(2) 支撐在滑動(dòng)導(dǎo)軌(10)上，定子(2) —端連接輸入光纖(1)，轉(zhuǎn)子(3)與輸出光纖(6)相連， 定子(2)和轉(zhuǎn)子(3)非接觸式耦合傳光，轉(zhuǎn)子(3)上下對(duì)稱(chēng)安裝有兩根撥桿(4)，撥筒(5) 上下對(duì)稱(chēng)加工有兩個(gè)條形槽，撥桿(4)可以進(jìn)出撥筒(5)的條形槽，撥筒(5)固定在收線(xiàn)盤(pán) (9)上，收線(xiàn)盤(pán)(9)固定在電機(jī)(8)軸上，V型槽快速連接器(7)固定在收線(xiàn)盤(pán)(9)的邊緣上，輸出光纖(6)穿過(guò)撥筒(5)的條形槽與收線(xiàn)盤(pán)(9)上的光纖對(duì)接一起定位在V型槽快速連接器(7)的V型槽中并夾緊，Y型分路器(13)的一端分別與光源(11)和光譜儀(12) 連接，另一端與輸入光纖(1)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖拉制過(guò)程中弱光纖光柵寫(xiě)入狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于定子(2)支撐在滑動(dòng)導(dǎo)軌(10)上沿滑動(dòng)導(dǎo)軌左右移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖拉制過(guò)程中弱光纖光柵寫(xiě)入狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于撥筒(5)通過(guò)螺釘固定在收線(xiàn)盤(pán)(9)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖拉制過(guò)程中弱光纖光柵寫(xiě)入狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于收線(xiàn)盤(pán)(9)通過(guò)螺母固定在電機(jī)(8)軸上。
5.權(quán)利要求1所述的光纖拉制過(guò)程中弱光纖光柵寫(xiě)入狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的應(yīng)用，其特征在于用于光纖在拉制過(guò)程的同時(shí)弱光柵的寫(xiě)入情況實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，用法是先移動(dòng)滑動(dòng)導(dǎo)軌(10)上的滑塊，使之向左滑動(dòng)，輸入光纖(1)、定子(2)、轉(zhuǎn)子(3)和撥桿(4)隨之一起向左移動(dòng)，使撥桿(4)從撥筒(5)條形槽中退出；然后將收線(xiàn)盤(pán)(9)套入電機(jī)(8)軸上并用螺母固定；再將支撐在滑動(dòng)導(dǎo)軌(10)上的定子(2)沿滑動(dòng)導(dǎo)軌(10)向右移動(dòng)，調(diào)整撥桿 (4)的方向，使之進(jìn)入撥筒(5)的條形槽內(nèi)；將輸出光纖(6)與收線(xiàn)盤(pán)(9)上的光纖對(duì)接并定位在V型槽快速連接器(7)的V型槽中夾緊；最后將輸入光纖⑴與Y型分路器(13)對(duì)接起來(lái)，即可以進(jìn)行弱光纖光柵的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。
全文摘要
一種在線(xiàn)寫(xiě)弱光纖光柵的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置及其應(yīng)用方法。該裝置包括輸入光纖、定子、轉(zhuǎn)子、撥桿、撥筒、輸出光纖、V型槽快速連接器、電機(jī)、收線(xiàn)盤(pán)、滑動(dòng)導(dǎo)軌、光源、光譜儀和Y型分路器；定子支撐在滑動(dòng)導(dǎo)軌上，定子一端接輸入光纖，轉(zhuǎn)子與輸出光纖相連，定子和轉(zhuǎn)子非接觸耦合傳光，轉(zhuǎn)子上下對(duì)稱(chēng)有兩根撥桿，撥筒上下對(duì)稱(chēng)有兩條形槽，撥桿可以進(jìn)出撥筒的條形槽，撥筒固定在收線(xiàn)盤(pán)上，收線(xiàn)盤(pán)固定在電機(jī)軸上，V型槽快速連接器固定在收線(xiàn)盤(pán)邊緣上，輸出光纖穿過(guò)撥筒的條形槽與收線(xiàn)盤(pán)上的光纖對(duì)接定位在V型槽快速連接器的槽中并夾緊，Y型分路器的一端分別與光源和光譜儀相連，另一端與輸入光纖1相連。本裝置用于弱光纖光柵的寫(xiě)入狀態(tài)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G02B6/38GK102221452SQ20111015126
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者何偉, 余海湖, 姜德生, 文泓橋, 李小甫, 許儒泉, 郭會(huì)勇 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)