專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于光纖微彎損耗的壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力傳感器，特別是涉及一種利用柔性材料的變形特征，和光纖 的微彎損耗進(jìn)行壓力傳感的裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的壓力傳感器，測(cè)量壓力的方法很多，有應(yīng)變片測(cè)量法、光學(xué)測(cè)量法、霍爾效 應(yīng)測(cè)量法、光柵尺測(cè)量法等等。但目前的諸多測(cè)量方法都不利于遠(yuǎn)程測(cè)量與監(jiān)控，尤其受外 界強(qiáng)電信號(hào)干擾太大，遠(yuǎn)程傳輸失真嚴(yán)重，測(cè)量機(jī)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，不利于維護(hù)。另外，對(duì) 于易燃易爆環(huán)境現(xiàn)在所有利用電測(cè)的方法都不適宜，因?yàn)槿魏我稽c(diǎn)電火花都可能引起嚴(yán)重 的火災(zāi)或爆炸事故，造成不可估量的損失。而光纖應(yīng)力傳感器具有諸多優(yōu)點(diǎn)，受到人們的關(guān) 注。如光纖光柵應(yīng)力傳感器，人們研究的較多，光纖光柵解調(diào)成本較高，應(yīng)用受到限制。光纖微彎傳感器是1980年J. N. Fields和J. H. Cole首次提出的，屬于光強(qiáng)調(diào)制型 光纖傳感器。它的工作原理是基于光纖的微彎而產(chǎn)生的光強(qiáng)損耗。當(dāng)光纖微彎時(shí)，發(fā)生模式 藕合，導(dǎo)模散射為輻射模，從而產(chǎn)生微彎損耗。光纖微彎傳感器除了有一般光纖傳感器所具 有的靈敏度高、抗電磁干擾、耐腐蝕、本質(zhì)安全等的優(yōu)點(diǎn)以外，還有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、所需部件少、 造價(jià)低、容易裝配等優(yōu)點(diǎn)。特別是利用光時(shí)域分析儀技術(shù)還能組成分布式光纖測(cè)試系統(tǒng)，具 有非常重要的應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN87107210公開(kāi)了一種“微彎光纖應(yīng)力計(jì)”，其是利用兩塊具有相 對(duì)的、互相錯(cuò)開(kāi)的波紋表面的板，和一根夾在兩塊板之間的信號(hào)光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)力的傳感，其 缺點(diǎn)是兩塊板的凹凸波紋必須對(duì)準(zhǔn)，這就需要一些附件保證，并在生產(chǎn)中需要調(diào)整，從而不 利于降低成本和大批量生產(chǎn)?，F(xiàn)有的光纖微彎傳感器均是需要兩個(gè)凹凸交錯(cuò)對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)， 而使光纖微彎傳感器的生產(chǎn)需要較高的精度，這不利于該類(lèi)光纖傳感器的成本降低和批量 生產(chǎn)，妨礙了此類(lèi)光纖傳感器的推廣和使用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種利用柔性材料在壓力下易變形的 特點(diǎn)，以及光纖微彎時(shí)產(chǎn)生光強(qiáng)損耗，壓力變化通過(guò)柔性材料的變形改變光纖彎曲損耗的 光纖微彎壓力傳感器。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于光纖微彎損耗的壓力 傳感器，其包括由柔性材料構(gòu)成的彈性板，和由剛性材料構(gòu)成的具有變形齒的齒板，所述的 彈性板和齒板的變形齒間夾有信號(hào)光纖。本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問(wèn)題的方案是所述的具有變形齒的齒板是由軋紋金屬帶 構(gòu)成的。本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問(wèn)題的方案是所述的在彈性板的和齒板的變形齒間夾有 信號(hào)光纖的表面上分布有與變形齒平行的波紋。本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問(wèn)題的方案是所述的柔性材料是發(fā)泡材料，如海綿、發(fā)泡橡膠。本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問(wèn)題的方案是所述的信號(hào)光纖夾在兩片柔性薄片中間， 然后它們共同夾在所述的彈性板和齒板的變形齒間。本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問(wèn)題的方案是一個(gè)套管將所述彈性板和齒板、以及彈性 板和齒板的變形齒間夾持的信號(hào)光纖整體包裹，在該套管的空隙中填充有阻水材料。本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問(wèn)題的方案是一根參考光纖在所述的套管內(nèi)。本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問(wèn)題的方案是在所述套管的外部有外護(hù)層，該外護(hù)層可 以是高分子材料，也可以是金屬材料。本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問(wèn)題的方案是在外護(hù)層里或外護(hù)層與套管之間有加強(qiáng)元 件。綜上所述，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、加工制作方便且使用方式靈活、靈敏度高、 使用效果好，相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的基于光纖微彎損耗的壓力傳感器的生產(chǎn)過(guò)程中，彈 性體與齒板不需要精確對(duì)準(zhǔn)，大幅度降低了對(duì)工藝、設(shè)備的要求，使生產(chǎn)成本大大降低，并 且不影響對(duì)壓力的探測(cè)，同時(shí)彈性體對(duì)信號(hào)光纖也具有一定的保護(hù)作用，防止過(guò)大的外力 對(duì)信號(hào)光纖的沖擊；當(dāng)有壓力作用在彈性板時(shí)，彈性板會(huì)根據(jù)齒板的變形齒變形，同時(shí)也使 信號(hào)光纖產(chǎn)生了彎曲變形，從而改變信號(hào)光纖的彎曲損耗。這樣將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)， 通過(guò)信號(hào)光纖傳輸，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端測(cè)量或分布式測(cè)量，并且精度高，可靠性好。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)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)明的基于光纖微彎損耗的壓力傳感器的第一具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示 意圖。圖2為本發(fā)明得第二具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明得第三具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明得第四具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1-信號(hào)光纖；2-彈性板； 3-柔性薄片；4-齒板； 5-軋紋金屬帶；6-彈性板表面波紋10-套管；20-阻水材料；
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1所示，本發(fā)明包括由柔性材料構(gòu)成的彈性板2，和由剛性材料構(gòu)成的具有變 形齒的齒板4，所述的彈性板2和齒板4的變形齒間夾有信號(hào)光纖1。實(shí)際加工制作時(shí)，所 述的在彈性板2的和齒板4的變形齒間夾有信號(hào)光纖1的表面上分布有與變形齒平行的波 紋6。本實(shí)施例中，所述由柔性材料構(gòu)成的彈性板2，在壓力作用下，彈性板2的下表面 向所述的齒板4擠壓，在齒板4上的變形齒會(huì)導(dǎo)致彈性板2的部分變形，而該部分的變形使 直接作用于信號(hào)光纖1上，并與齒板4配合，使信號(hào)光纖1產(chǎn)生彎曲變形，從而改變信號(hào)光纖1的彎曲損耗，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光纖1中光強(qiáng)的調(diào)制。在彈性板2上的與變形齒平行的 波紋6的存在，可以減少?gòu)椥园遄冃蔚淖枇Γ瑥亩淖冃盘?hào)光纖1更易變形彎曲。這樣將壓 力信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，通過(guò)光纖傳輸，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端測(cè)量或分布式測(cè)量，并且精度高，可靠 性好。同時(shí)解決一些例如電磁干擾等問(wèn)題，從而也進(jìn)一步提高傳感器的精度、可靠性并降低 成本，再者也可以將其與數(shù)字化、集成化和自動(dòng)化結(jié)合，研制出簡(jiǎn)便且可以廣泛應(yīng)用的傳感
ο實(shí)施例2如圖2所示，本實(shí)施例中，與實(shí)施例1不同的是所述齒板4是由軋紋金屬帶構(gòu)成； 實(shí)際加工制作時(shí)，充分利用光纜廠(chǎng)家現(xiàn)有的軋紋機(jī)來(lái)制作軋紋金屬帶，可根據(jù)需要調(diào)整軋 紋的深度和節(jié)距，從而進(jìn)一步降低本專(zhuān)利的實(shí)施成本。本實(shí)施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接 關(guān)系和工作原理均與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3如圖3所示，本實(shí)施例中，與實(shí)施例1不同的是在所述彈性板2，和由剛性材料構(gòu) 成的具有變形齒的齒板4之間的信號(hào)光纖1上，有兩片柔性薄片6夾住信號(hào)光纖1，這樣可 以進(jìn)一步保護(hù)信號(hào)光纖防止在實(shí)際使用中的壓力過(guò)大對(duì)信號(hào)公司1造成損害。本實(shí)施例 中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實(shí)施例1相同。實(shí)施例4實(shí)施例4如圖4所示，本實(shí)施例中，與實(shí)施例1不同的是所述套管10將所述的彈性板2、 齒板4以及，所述的彈性板2和齒板4間夾持的信號(hào)光纖1整體包裹，在該套管10的空隙 中填充有阻水材料20。本實(shí)施例中，由于所述套管10將彈性板2和齒板4，及信號(hào)光纖1整體包裹，從而 使本傳感器可以在實(shí)際環(huán)境使用時(shí)，抵御外界拉力、壓力、鼠咬等破壞力的影響，從而真正 成為可以使用的傳感器，為提高本傳感器使用壽命，在套管的內(nèi)部填充有阻水材料20。其余 部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實(shí)施例1相同。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、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，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
1.一種基于光纖微彎損耗的壓力傳感器，其特征在于包括由柔性材料構(gòu)成的彈性 板，和由剛性材料構(gòu)成的具有變形齒的齒板，所述的彈性板和齒板的變形齒間夾有信號(hào)光纖。
2.按照權(quán)利要求1所述一種基于光纖微彎損耗的壓力傳感器，其特征在于所述的具 有變形齒的齒板是由軋紋金屬帶構(gòu)成的。
3.按照權(quán)利要求1所述一種基于光纖微彎損耗的壓力傳感器，其特征在于所述的在 彈性板上的、與齒板的變形齒間夾有信號(hào)光纖的表面上分布有與變形齒平行的波紋。
4.按照權(quán)利要求1所述一種基于光纖微彎損耗的壓力傳感器，其特征在于所述的柔 性材料是發(fā)泡材料，如海綿、發(fā)泡橡膠。
5.按照權(quán)利要求1所述一種基于光纖微彎損耗的壓力傳感器，其特征在于所述的信 號(hào)光纖夾在兩片柔性薄片中間，然后它們共同夾在所述的彈性板和齒板的變形齒間。
6.按照權(quán)利要求1所述一種基于光纖微彎損耗的壓力傳感器，其特征在于一個(gè)套管 將所述彈性板和齒板、以及彈性板和齒板的變形齒間夾持的信號(hào)光纖整體包裹。
7.按照權(quán)利要求6所述一種基于光纖微彎損耗的壓力傳感器，其特征在于在所述的 套管的空隙中填充有阻水材料。
8.按照權(quán)利要求6所述一種基于光纖微彎損耗的壓力傳感器，其特征在于一根參考 光纖在所述的套管內(nèi)。
9.按照權(quán)利要求6所述一種基于光纖微彎損耗的壓力傳感器，其特征在于在所述套 管的外部有外護(hù)層，該外護(hù)層是高分子材料或金屬材料。
10.按照權(quán)利要求9所述一種基于光纖微彎損耗的壓力傳感器，其特征在于在外護(hù)層 里或外護(hù)層與套管之間有加強(qiáng)元件。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于光纖微彎損耗的壓力傳感器，其包括由柔性材料構(gòu)成的彈性板，和由剛性材料構(gòu)成的具有變形齒的齒板，所述的彈性板和齒板的變形齒間夾有信號(hào)光纖。因彈性板具有變形能力，在壓力作用下，彈性板的部分會(huì)按照齒板的變形齒改變，同時(shí)就會(huì)是信號(hào)光纖變形彎曲，就對(duì)信號(hào)光纖內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)光產(chǎn)生彎曲損耗，從而達(dá)到將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)的目的。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理、加工制作方便且使用方式靈活、靈敏度高、使用效果好，若通過(guò)光時(shí)域反射計(jì)等測(cè)試儀器可以做到分布式壓力測(cè)量。
文檔編號(hào)G01L1/24GK102147303SQ20101011153
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者杜兵, 杜蔚, 杜迎濤 申請(qǐng)人:西安金和光學(xué)科技有限公司