專利名稱：耐高溫光纖振動傳感器及其探頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光纖傳感器，特別是一種耐高溫的光纖傳感器及其探頭。
背景技術：
目前對發(fā)動機參數(shù)的測試，已有的產(chǎn)品均采用電的方法，典型的有應變片法、電探 針法等，其具有很多缺點，如抗干擾能力差、測試范圍窄、環(huán)境適應性差等。國內(nèi)有些研究機構在研究光纖傳感器產(chǎn)品的工作原理，但只是停留在原理樣機階 段，未生產(chǎn)出可用于實測的產(chǎn)品。且國外耐高溫光纖振動傳感組件對我國禁運。

實用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術的缺陷，本實用新型的目的是提供一種耐高溫、使用壽命更長 的光纖振動傳感器及其探頭。一種耐高溫光纖傳感探頭，包括外殼、設置在外殼內(nèi)部的發(fā)射光纖和接收光纖，還 包括設置在所述發(fā)射光纖出光口的準直透鏡，所述外殼依次設置高溫接觸部和過渡管。本實用新型的耐高溫光纖傳感探頭，其中所述高溫接觸部為8mm-12mm，所述過渡 管為 144mm-148mm。本實用新型的耐高溫光纖傳感探頭，其中所述高溫接觸部為10mm，所述過渡管為 146mmο本實用新型的耐高溫光纖傳感探頭，其中所述過渡管上設置夾持部。本實用新型的耐高溫光纖傳感探頭，其中所述高溫接觸部和所述過渡管采用金屬 制成。本實用新型的耐高溫光纖傳感探頭，其中所述高溫接觸部和所述過渡管采用不銹 鋼或者銅。本實用新型的耐高溫光纖傳感探頭，其中所述發(fā)射光纖為1根光纖，并設置在所 述6根接收光纖的中部。一種采用上述的耐高溫光纖傳感探頭的耐高溫光纖振動傳感器，還包括一端連接 所述耐高溫光纖傳感探頭的傳輸光纜，所述傳輸光纜的另一端連接光電變換器。本實用新型的耐高溫光纖振動傳感器，其中所述光電變換器包括發(fā)射電路和光接 收電路，所述發(fā)射電路包括分別連接恒流驅(qū)動裝置的偏置裝置、緩啟動裝置和激光器，所述 光接收電路包括依次連接的光接收裝置、前置放大裝置、主放大裝置和匹配輸出裝置。本實用新型的耐高溫光纖振動傳感器，其中所述偏置裝置設定所述激光器啟動的 閾值；所述緩啟動裝置采用積分電路，用以緩慢增加電流；所述恒流驅(qū)動裝置進行整流、濾波和穩(wěn)壓，并調(diào)節(jié)所述激光器工作電流。所述光接收裝置與所述傳輸光纜耦合，用于接收所述傳輸光纜傳輸回來的光信 號，并進行光電轉(zhuǎn)換，形成電信號傳輸；[0018]所述前置放大裝置用于將所述光接收裝置傳來的電信號進行放大；所述主放大裝置用于將電信號進一步放大，以提供所述匹配輸出裝置所需要的增
■、Λ
M ；所述匹配輸出裝置根據(jù)需要將電信號進行輸出。由于外殼采用加長探頭前端金屬管的設計，把探頭前端650°C的高溫經(jīng)過一段金 屬管的傳導后降到200°C以下，這樣把粘膠位置移到金屬管的尾端以連接傳輸光纜，從而可 以解決650°C高溫工作的問題。且準直透鏡采用熔融石英材料，使得耐高溫光纖傳感探頭的耐高溫和耐溫度沖擊 性能都很好，從而保證了耐高溫光纖傳感探頭的使用壽命更長，從而保證光纖振動傳感器 的使用壽命更長。

圖1是本實用新型耐高溫光纖振動傳感器的框圖；圖2是本實用新型耐高溫光纖振動傳感器的發(fā)射電路和光接收電路原理圖；圖3是本實用新型耐高溫光纖振動傳感器的光纖探頭結(jié)構示意圖；圖4是圖3的A-A剖視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型耐高溫光纖振動傳感器的實施方式進行詳細說明。參見圖1，本實用新型的耐高溫光纖振動傳感器包括光電變換器1、連接光電變 換器1的傳輸光纜2和設置在傳輸光纜2 —端的耐高溫光纖傳感探頭3。參見圖2，光電變換器1包括發(fā)射電路11和光接收電路12，發(fā)射電路11包括分別 連接恒流驅(qū)動裝置113的偏置裝置111、緩啟動裝置112和激光器114，光接收電路12包括 依次連接的光接收裝置121、前置放大裝置122、主放大裝置123和匹配輸出裝置124。偏置裝置111設定激光器114啟動的閾值，即激光器114開始發(fā)光的基本電流值， 一般設置為20mA ；緩啟動裝置112采用積分電路，用以緩慢增加電流，以保護激光器114 ；恒流驅(qū)動裝置113進行整流、濾波和穩(wěn)壓，將電壓穩(wěn)定在正負5V，并根據(jù)激光器 114實際工作的情況，通過調(diào)整恒流驅(qū)動裝置113中設置的可調(diào)電阻來調(diào)節(jié)提供給激光器 114的電流。發(fā)射電路11以恒定的驅(qū)動電流驅(qū)動激光器114發(fā)光，為了使激光器有較長的工作 壽命，在發(fā)光功率滿足使用要求的情況下，例如40Mw，其驅(qū)動電流不宜過大，一般設在閾值 的兩倍處。激光器114輸出的恒定功率光信號經(jīng)傳輸光纜2傳輸?shù)侥透邷毓饫w傳感探頭3， 照射到待測發(fā)動機葉片后，反射光信號再由耐高溫光纖傳感探頭3接收，經(jīng)傳輸光纜2傳輸 后，由光接收電路12將其轉(zhuǎn)換成相應的電信號供后級分析使用。光接收裝置121與傳輸光纜2耦合，設置光電二極管，用于接收傳輸光纜2傳輸回 來的光信號，并進行光電轉(zhuǎn)換，形成電信號傳輸；前置放大裝置122用于將光接收裝置121傳來的電信號進行放大，由于噪聲對整
4個放大器的輸出噪聲影響很大，因此，前置放大裝置122采用低噪聲放大器。主放大裝置123用于將電信號進一步放大，以提供足夠的增益，保證將信號放大 到匹配輸出裝置1 所需要的幅度；匹配輸出裝置124根據(jù)需要將電信號進行輸出。參見圖3，本實用新型的耐高溫光纖振動傳感器的耐高溫光纖傳感探頭3，包括外 殼301、設置在外殼301內(nèi)部的發(fā)射光纖302和接收光纖303，燒制在發(fā)射光纖302出光口 的準直透鏡304。參見圖4，傳輸光纜2采用7根光纖進行傳輸，其中發(fā)射光纖302設置為一根光纖， 并設置在6根接收光纖303的中部。由于采用了準直透鏡304，使得耐高溫傳感探頭3距離發(fā)動機葉片的距離增加到 2 3mm，其照射到發(fā)動機葉尖的有效面積不會明顯增大，光斑直徑在3mm左右，由于航空發(fā) 動機葉尖的平均厚度也在3mm左右，所以其光能量利用率非常高，可以實現(xiàn)有效探測。準直透鏡304采用熔融石英材料，使得耐高溫光纖傳感探頭3的耐高溫和耐溫度 沖擊性能都很好，從而保證了耐高溫光纖傳感探頭3的使用壽命更長，從而保證光纖振動 傳感器的使用壽命更長。為適應900°C工作溫度，耐高溫光纖傳感探頭3的外殼301從右端向左端依次設 置IOmm的高溫接觸部31和146mm的過渡管32，高溫接觸部31用于接觸探測發(fā)動機葉片時 900°C的高溫部分，高溫接觸部31和過渡管32采用耐高溫材料，該耐高溫材料為金屬或者 其他耐高溫材料，例如不銹鋼、銅等，發(fā)射光纖302和接收光纖303同樣采用耐高溫的光纖， 高溫通過IOmm的高溫接觸部32和146mm的過渡管32后900°C的高溫可以降到200°C以 下，這樣后端就可以使用耐溫200°C以下的材料，例如粘接膠等連接傳輸光纜2。其中高溫接觸部31可以為8mm-12謹，過渡管32可以為144謹_148謹。過渡管32上還設置夾持部32a，從而可以通過夾具將耐高溫光纖傳感探頭3固定 在發(fā)動機的外壁上以檢測發(fā)動機葉片。由于外殼301采用加長探頭前端金屬管的設計，把探頭前端650°C的高溫經(jīng)過一 段金屬管的傳導后降到200°C以下，這樣把粘膠位置移到金屬管的尾端以連接傳輸光纜2， 從而可以解決650°C高溫工作的問題。以上的實施例僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的 范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本實 用新型的技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護 范圍內(nèi)。
權利要求1.一種耐高溫光纖傳感探頭，包括外殼(301)、設置在外殼(301)內(nèi)部的發(fā)射光纖 (302)和接收光纖(303)，其特征在于，還包括設置在所述發(fā)射光纖(302)出光口的準直透 鏡(304)，所述外殼(301)依次設置高溫接觸部(31)和過渡管(32)。
2.根據(jù)權利要求1所述的耐高溫光纖傳感探頭，其特征在于，所述高溫接觸部(31)為 8mm-12mm，所述過渡管(32)為 144mm-148mm。
3.根據(jù)權利要求2所述的耐高溫光纖傳感探頭，其特征在于，所述高溫接觸部(31)為 10mm，所述過渡管(32)為146mm。
4.根據(jù)權利要求3所述的耐高溫光纖傳感探頭，其特征在于，所述過渡管(3 上設置 夾持部(32a)。
5.根據(jù)權利要求4所述的耐高溫光纖傳感探頭，其特征在于，所述高溫接觸部(31)和 所述過渡管(3 采用金屬制成。
6.根據(jù)權利要求5所述的耐高溫光纖傳感探頭，其特征在于，所述高溫接觸部(31)和 所述過渡管(3 采用不銹鋼或者銅。
7.根據(jù)權利要求6所述的耐高溫光纖傳感探頭，其特征在于，所述發(fā)射光纖(30 為1 根光纖，并設置在所述6根接收光纖(303)的中部。
8.一種采用如權利要求1-7任一項所述的耐高溫光纖傳感探頭的耐高溫光纖振動傳 感器，其特征在于，還包括一端連接所述耐高溫光纖傳感探頭(3)的傳輸光纜0)，所述傳 輸光纜O)的另一端連接光電變換器(1)。
9.根據(jù)權利要求8所述的耐高溫光纖振動傳感器，其特征在于，所述光電變換器(1) 包括發(fā)射電路(11)和光接收電路(12)，所述發(fā)射電路(11)包括分別連接恒流驅(qū)動裝置 (113)的偏置裝置(111)、緩啟動裝置(112)和激光器(114)，所述光接收電路(12)包括 依次連接的光接收裝置(121)、前置放大裝置(122)、主放大裝置(12 和匹配輸出裝置 (124)。
10.根據(jù)權利要求9所述的耐高溫光纖振動傳感器，其特征在于，所述偏置裝置(111) 設定所述激光器(114)啟動的閾值；所述緩啟動裝置(11 采用積分電路，用以緩慢增加電流；所述恒流驅(qū)動裝置(11 進行整流、濾波和穩(wěn)壓，并調(diào)節(jié)所述激光器(114)工作電流；所述光接收裝置(121)與所述傳輸光纜( 耦合，用于接收所述傳輸光纜( 傳輸回 來的光信號，并進行光電轉(zhuǎn)換，形成電信號傳輸；所述前置放大裝置(12 用于將所述光接收裝置(121)傳來的電信號進行放大；所述主放大裝置(12 用于將電信號進一步放大，以提供所述匹配輸出裝置(124)所 需要的增益；所述匹配輸出裝置(124)將電信號進行輸出。
專利摘要一種耐高溫光纖振動傳感器，包括一端連接所述耐高溫光纖傳感探頭的傳輸光纜，所述傳輸光纜的另一端連接光電變換器，所述耐高溫光纖傳感探頭包括外殼、設置在外殼內(nèi)部的發(fā)射光纖和接收光纖，還包括設置在所述發(fā)射光纖出光口的準直透鏡，所述外殼依次設置高溫接觸部和過渡管。從而提供一種耐高溫、使用壽命更長的光纖振動傳感器。
文檔編號G01H9/00GK201859008SQ20102052788
公開日2011年6月8日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權日2010年9月14日
發(fā)明者周雷, 張承, 褚保田 申請人:中國電子科技集團公司第八研究所