專利名稱：耐高溫光纖振動傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖傳感器，特別是一種耐高溫的光纖傳感器。
背景技術(shù)：
目前對發(fā)動機(jī)參數(shù)的測試，已有的產(chǎn)品均采用電的方法，典型的有應(yīng)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(yīng)性差等。國內(nèi)有些研究機(jī)構(gòu)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(jī)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。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明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。一種耐高溫光纖傳感探頭，包括外殼、設(shè)置在外殼內(nèi)部的發(fā)射光纖和接收光纖，還 包括設(shè)置在所述發(fā)射光纖出光口的準(zhǔn)直透鏡，所述外殼依次設(shè)置高溫接觸部和過渡管。本發(fā)明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-148mmο本發(fā)明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本發(fā)明的耐高溫光纖傳感探頭，其中所述過渡管上設(shè)置夾持部。本發(fā)明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。本發(fā)明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。本發(fā)明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(shè)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。本發(fā)明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。本發(fā)明的耐高溫光纖振動傳感器，其中所述偏置裝置設(shè)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(jìn)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(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，形成電信號傳輸；
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(jìn)行放大；所述主放大裝置用于將電信號進(jìn)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(jìn)行輸出。由于外殼采用加長探頭前端金屬管的設(shè)計，把探頭前端650°C的高溫經(jīng)過一段金 屬管的傳導(dǎo)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(zhǔn)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是本發(fā)明耐高溫光纖振動傳感器的框圖；圖2是本發(fā)明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是本發(fā)明耐高溫光纖振動傳感器的光纖探頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的A-A音視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明耐高溫光纖振動傳感器的實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。參見圖1，本發(fā)明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(shè)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(shè)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， 一股設(shè)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(hù)激光器114 ；恒流驅(qū)動裝置113進(jìn)行整流、濾波和穩(wěn)壓，將電壓穩(wěn)定在正負(fù)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(shè)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，一股設(shè)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(jī)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(yīng)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(shè)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(jìn)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(jìn)行放大，由于噪聲對整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(jìn)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124所需要的幅度；匹配輸出裝置124根據(jù)需要將電信號進(jìn)行輸出。參見圖3，本發(fā)明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(shè)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(zhǔn) 直透鏡304。參見圖4，傳輸光纜2采用7根光纖進(jìn)行傳輸，其中發(fā)射光纖302設(shè)置為一根光纖， 并設(shè)置在6根接收光纖303的中部。由于采用了準(zhǔn)直透鏡304，使得耐高溫傳感探頭3距離發(fā)動機(jī)葉片的距離增加到 2 3mm，其照射到發(fā)動機(jī)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(jī)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(zhǔn)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(yīng)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(shè) 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(jī)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(jǐn)，過渡管32可以為144謹(jǐn)-148謹(jǐn)。過渡管32上還設(shè)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(jī)的外壁上以檢測發(fā)動機(jī)葉片。由于外殼301采用加長探頭前端金屬管的設(shè)計，把探頭前端650°C的高溫經(jīng)過一 段金屬管的傳導(dǎo)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發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行 限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案 做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種耐高溫光纖傳感探頭，包括外殼(301)、設(shè)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(shè)置在所述發(fā)射光纖(302)出光口的準(zhǔn)直透鏡(304)，所述外殼(301)依次設(shè)置高溫接觸部(31)和過渡管(32)。
2.根據(jù)權(quán)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(quán)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(quán)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(32)上設(shè)置 夾持部(32a)。
5.根據(jù)權(quán)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(32)采用金屬制成。
6.根據(jù)權(quán)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(32)采用不銹鋼或者銅。
7.根據(jù)權(quán)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(302)為1 根光纖，并設(shè)置在所述6根接收光纖(303)的中部。
8.一種采用如權(quán)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(2)，所述傳 輸光纜(2)的另一端連接光電變換器(1)。
9.根據(jù)權(quán)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(123)和匹配輸出裝置 (124)。
10.根據(jù)權(quán)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(shè)定所述激光器(114)啟動的閾值；所述緩啟動裝置(112)采用積分電路，用以緩慢增加電流；所述恒流驅(qū)動裝置(113)進(jìn)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(2)耦合，用于接收所述傳輸光纜(2)傳輸回 來的光信號，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，形成電信號傳輸；所述前置放大裝置(122)用于將所述光接收裝置(121)傳來的電信號進(jìn)行放大；所述主放大裝置(123)用于將電信號進(jìn)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)根據(jù)需要將電信號進(jìn)行輸出。
全文摘要
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(shè)置在外殼內(nèi)部的發(fā)射光纖和接收光纖，還包括設(shè)置在所述發(fā)射光纖出光口的準(zhǔn)直透鏡，所述外殼依次設(shè)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G01H9/00GK101963526SQ20101028087
公開日2011年2月2日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)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(tuán)公司第八研究所