專利名稱：一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感
直O(jiān)
背景技術(shù)：
除了專門用于測試溫度參數(shù)的傳感器外，溫度參數(shù)的影響都是傳感器走向?qū)嶋H應(yīng)用必須考慮的問題之一，而且精度越高的傳感器越是重視溫度參數(shù)的影響。現(xiàn)如今，消減傳感器溫度影響的方法很多，大致可分為兩類從傳感器的結(jié)構(gòu)上來消減溫度的影響和從數(shù)據(jù)處理上來補償溫度的干擾。其中，后者需要溫度傳感器來補償，若被補償?shù)膫鞲衅饕恢滦暂^差那就需要分別標(biāo)定補償，實際操作起來很麻煩；而前者需要適宜且精巧的結(jié)構(gòu)補償，因而使傳感器結(jié)構(gòu)上趨于復(fù)雜，但在后續(xù)數(shù)據(jù)處理時較簡單。綜上，上述兩種消減傳感器溫度影響的方法各有千秋，在實際使用中都有大量的應(yīng)用，選擇哪種方法主要與使用的條件和傳感器的類型密切相關(guān)。光纖傳感器相對于傳統(tǒng)傳感器具有諸多優(yōu)點，其中精度高是其主要優(yōu)點之一，如現(xiàn)有的鋸齒平板式光纖微彎傳感器，其可探測的兩個鋸齒板之間距離變化的精度在0.1納米級別上，則不需要的膨脹系數(shù)勢必會影響測試結(jié)果，因而溫度補償就是需重點考慮的問題之一。如圖1所示，在光纖光柵傳感器中，橋式溫度補償是一種典型的常用方法之一，基板二 2和基板三3均采用膨脹系數(shù)為α 2的材料制成，基板一 1采用膨脹系數(shù)為α 的材料制成，基板二 2和基板三3并排設(shè)置且二者分別通過固定支點一 11固定于基板一 1上，光纖光柵9的兩端通過固定支點二 12分別固定在基板二 2和基板三3上，實際使用過程中要使光纖光柵9的長度在溫度變化時保持不變，則需滿足公式α工X L1X Δ T- α 2 X (L2+L3) X Δ T =ο (1-1)，式(1-1)中L2和L3分別為基板二 2和基板三3的長度，Δ T為變化的溫度量， L1為基板一 1的長度；對式(1-1)進行簡單變換得=α2= Q1X [IV(L2+L3)] (1-2)，則基板二 2和基板三3的膨脹系數(shù)α 2與基板一 1的膨脹系數(shù)α 滿足(1-2)式時，可基本消減光纖光柵9受溫度的影響。實際使用過程中，基板二 2和基板三3也可以選用不同膨脹系數(shù)的材料，這樣只是使公式(1-1)和(1-2)略微復(fù)雜一點，其溫度補償原理是一樣的。結(jié)合圖2和圖3，曲線型光纖傳感裝置是一種基于光纖彎曲損耗的高精度光纖傳感裝置，其基本結(jié)構(gòu)是包括曲線型殼體4以及在連續(xù)布設(shè)在曲線型殼體4內(nèi)部相對兩側(cè)的多個A側(cè)變形齒4-1和多個B側(cè)變形齒4-2，A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4_2呈交錯布設(shè)且在二者的變形齒間夾有信號光纖6，信號光纖6通過與其相接的延長光纖8接測試單元 5，測試單元5與處理單元7相接，實際使用過程中，上述曲線型光纖傳感裝置在溫度變化時對測試非溫度參數(shù)的測試精度會有較大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、加工制作方便、成本低且使用方式靈活、靈敏度高、使用效果好，能有效消除或減少溫度對測量精度的影響，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征在于包括供信號光纖穿過的曲線形測試通道、與信號光纖相接且對信號光纖中的光信號功率變化量進行同步測試的測試單元和與測試單元相接且對測試單元的測試結(jié)果進行分析處理的處理單元；所述曲線形測試通道包括在端部所施加外應(yīng)力F的作用下能發(fā)生變形并相應(yīng)壓彎信號光纖的外部殼體以及連續(xù)布設(shè)在所述外部殼體內(nèi)部相對兩側(cè)的多組A側(cè)變形齒和多組B側(cè)變形齒，每一組A側(cè)變形齒均包括一個A側(cè)變形齒或并排布設(shè)的多個A側(cè)變形齒，每一組B側(cè)變形齒均包括一個B側(cè)變形齒或并排布設(shè)的多個B側(cè)變形齒，多組A側(cè)變形齒和多組B側(cè)變形齒之間呈交錯布設(shè)且二者的頭部間形成供一個或多個信號光纖穿過的曲線形通道，A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒對應(yīng)布設(shè)在信號光纖兩側(cè)；所述外部殼體包括能隨溫度變化發(fā)生伸縮變形的外層殼體和能隨溫度變化發(fā)生伸縮變形且變形量與外層殼體的變形量相抵消的內(nèi)層殼體，所述內(nèi)層殼體布設(shè)在外層殼體內(nèi)部且 A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒均布設(shè)在所述內(nèi)層殼體上。上述一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征是所述A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒均由能隨溫度變化發(fā)生伸縮變形的熱變形材料、磁致伸縮材料、電致伸縮材料或能吸收被監(jiān)測對象并相應(yīng)發(fā)生伸縮變形的材料制成，所述外層殼體上設(shè)置有多個透氣孔。上述一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征是所述A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒的外部均設(shè)置有一層或多層由能隨溫度變化發(fā)生伸縮變形的熱變形材料、磁致伸縮材料、電致伸縮材料或能吸收被監(jiān)測對象并相應(yīng)發(fā)生伸縮變形的材料制成的伸縮變形層， 所述外層殼體上設(shè)置有多個透氣孔。上述一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征是所述信號光纖的外部設(shè)置有一層或多層由能隨溫度變化發(fā)生伸縮變形的熱變形材料、磁致伸縮材料、電致伸縮材料或能吸收被監(jiān)測對象并相應(yīng)發(fā)生伸縮變形的材料制成的伸縮變形層。上述一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征是所述內(nèi)層殼體包括兩個相對布設(shè)的A側(cè)內(nèi)層殼體和B側(cè)內(nèi)層殼體，所述A側(cè)變形齒安裝在A側(cè)內(nèi)層殼體，且B側(cè)變形齒安裝在B側(cè)內(nèi)層殼體上。上述一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征是所述曲線形測試通道中外層殼體、所述內(nèi)層殼體、A側(cè)變形齒、B側(cè)變形齒和信號光纖的膨脹系數(shù)滿足公式α 外 XL 外 X ΔΤ-α 內(nèi) X (“內(nèi)+“內(nèi))X Δ T-α 齒 X (“齒+“齒)X Δ T-α 纖 Xd 纖 X ΔΤ
=0(2-1),式中α ,為外層殼體所用材料的膨脹系數(shù)，為外層殼體的長度，α #為八側(cè)內(nèi)層殼體和B側(cè)內(nèi)層殼體所用材料的膨脹系數(shù)，L1 #和L2 分別為A側(cè)內(nèi)層殼體和B側(cè)內(nèi)層殼體的長度，α ^為A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒所用材料的膨脹系數(shù)，Lis和L2s分別為A側(cè)變形齒和B側(cè)變形齒的高度，α纟〒為信號光纖所用材料的膨脹系數(shù)，為信號光纖的直徑， Δ T為溫度變化量。上述一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征是所述信號光纖的一端設(shè)置有光反射裝置。上述一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征是所述信號光纖為外部包有多層光纖保護層的光纖。
上述一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征是所述外部殼體整體呈 螺旋狀。上述一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征是多組所述A側(cè)變形齒 中相鄰兩組A側(cè)變形齒之間的間距自所述外部殼體一端至另一端逐漸增大或逐漸減小，多 組所述B側(cè)變形齒中相鄰兩組B側(cè)變形齒之間的間距自所述外部殼體一端至另一端逐漸增 大或逐漸減小。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理且加工制作方便、加工制作成本低。2、使用操作簡便且測試精度高，可以有效降低環(huán)境溫度對光纖傳感器的影響，使 該曲線型光纖傳感裝置使用更方便，成本更低。3、適用范圍廣，在消減溫度影響的基礎(chǔ)上，還可以實現(xiàn)監(jiān)測多種氣體、液體、磁場、 電場等參數(shù)的變化，擴展了該光纖傳感裝置的使用范圍。4、經(jīng)濟及社會效益顯著，實用價值高，可以低成本的構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò)，不需要每個 傳感器附近都設(shè)置一個溫度傳感器來補償溫度的變化，滿足實際工程的需要。綜上所述，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、加工制作方便、成本低且使用方式靈活、靈 敏度高、使用效果好，能有效消除或減少溫度對測量精度的影響，具有廣闊的市場應(yīng)用前
旦
o下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細(xì)描述。


圖1為現(xiàn)有帶橋式溫度補償?shù)墓饫w光柵傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為現(xiàn)有曲線型光纖傳感裝置測試通道的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明曲線形測試通道第一具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明曲線形測試通道第二具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明曲線形測試通道第三具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明I-基板一；2-基板二；3-基板三；4-曲線形殼體； 4-1-A側(cè)變形齒； 4-2-B側(cè)變形齒；5-測試單元；6-信號光纖；7-處理單元；8-延長光纖；9-光纖光柵；11-固定支點一；12-固定支點二； 20-固定支點三； 21-外層殼體；22-A側(cè)內(nèi)層殼體； 23-B側(cè)內(nèi)層殼體； 27-變形層一；28-變形層二 ；30-透氣孔；31-曲線形測試通道。
具體實施例方式實施例1如圖2、圖4所示的一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，包括供信號光纖6 穿過的曲線形測試通道31、與信號光纖6相接且對信號光纖6中的光信號功率變化量進行同步測試的測試單元5和與測試單元5相接且對測試單元5的測試結(jié)果進行分析處理的處理單元7。結(jié)合圖4，所述曲線形測試通道31包括在端部所施加外應(yīng)力F的作用下能發(fā)生變形并相應(yīng)壓彎信號光纖6的外部殼體以及連續(xù)布設(shè)在所述外部殼體內(nèi)部相對兩側(cè)的多組A側(cè)變形齒4-1和多組B側(cè)變形齒4-2，每一組A側(cè)變形齒4-1均包括一個A側(cè)變形齒 4-1或并排布設(shè)的多個A側(cè)變形齒4-1，每一組B側(cè)變形齒4-2均包括一個B側(cè)變形齒4_2 或并排布設(shè)的多個B側(cè)變形齒4-2，多組A側(cè)變形齒4-1和多組B側(cè)變形齒4-2之間呈交錯布設(shè)且二者的頭部間形成供一個或多個信號光纖6穿過的曲線形通道，A側(cè)變形齒4-1和B 側(cè)變形齒4-2對應(yīng)布設(shè)在信號光纖6兩側(cè)。本實施例中，每一組A側(cè)變形齒4-1均包括一個A側(cè)變形齒4-1，且每一組B側(cè)變形齒4-2均包括一個B側(cè)變形齒4-2，相應(yīng)地，多組A側(cè)變形齒4-1和多組B側(cè)變形齒4-2的頭部間形成供一個信號光纖6穿過的曲線形通道。所述信號光纖6具體通過延長光纖8與測試單元5相接，所述測試單元5為分別與信號光纖 6的前后端部相接的光源和光功率計。所述外部殼體包括能隨溫度變化發(fā)生伸縮變形的外層殼體21和能隨溫度變化發(fā)生伸縮變形且變形量與外層殼體21的變形量相抵消的內(nèi)層殼體，所述內(nèi)層殼體布設(shè)在外層殼體21內(nèi)部且A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4-2均布設(shè)在所述內(nèi)層殼體上。實際加工制作時，外層殼體21與所述內(nèi)層殼體之間通過固定支點三20進行固定連接。本實施例中， 所述外部殼體整體呈螺旋狀。實際使用過程中，在外應(yīng)力F的作用下，當(dāng)所述外部殼體兩端的相對位置變化時， 所述外部殼體內(nèi)部的多組A側(cè)變形齒4-1和多組B側(cè)變形齒4-2之間的位置也會相應(yīng)發(fā)生改變，且在溫度影響下，外層殼體21與所述內(nèi)層殼體之間互相平行的節(jié)段隨溫度變化膨脹或收縮的長度相互消減。本實施例中，所述內(nèi)層殼體包括兩個相對布設(shè)的A側(cè)內(nèi)層殼體22和B側(cè)內(nèi)層殼體 23，所述A側(cè)變形齒4-1安裝在A側(cè)內(nèi)層殼體22，且B側(cè)變形齒4_2安裝在B側(cè)內(nèi)層殼體 23上。實際使用過程中，為實現(xiàn)外層殼體21與所述內(nèi)層殼體之間互相平行的節(jié)段隨溫度變化膨脹或收縮的長度相互消減，則所述曲線形測試通道31中外層殼體21、所述內(nèi)層殼體、A側(cè)變形齒4-1、B側(cè)變形齒4-2和信號光纖6的膨脹系數(shù)滿足公式α 外 XL 外 X ΔΤ-α 內(nèi) X (“內(nèi)+“內(nèi))X Δ T-α 齒 X (“齒+“齒)X Δ T-α 纖 Xd 纖 X ΔΤ =0(2-1),式中α ,為外層殼體21所用材料的膨脹系數(shù)，為外層殼體21的長度，α 為 A側(cè)內(nèi)層殼體22和B側(cè)內(nèi)層殼體23所用材料的膨脹系數(shù)，L1 #和L2 分別為A側(cè)內(nèi)層殼體 22和B側(cè)內(nèi)層殼體23的長度，α ^為A側(cè)變形齒4_1和B側(cè)變形齒4_2所用材料的膨脹系數(shù)，Lis和L2s分別為A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4-2的高度，α纟〒為信號光纖6所用材料的膨脹系數(shù)，為信號光纖6的直徑，ΔΤ為溫度變化量?？梢钥闯?，當(dāng)外層殼體21、所述內(nèi)層殼體、A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4-2的膨脹系數(shù)滿足公式時，本發(fā)明在一定的溫度變化范圍內(nèi)不受溫度變化的影響或者能較大程度上消減溫度變化的影響，即補償了溫度的變化對測試結(jié)果的影響。同時，在對測試結(jié)果的精度要求不是很高情況下，也可以去掉光纖部分的膨脹系數(shù)計算項或變形齒部分的膨脹系數(shù)計算項。本實施例中，所述A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4-2均由能隨溫度變化發(fā)生伸縮變形的熱變形材料制成。所述信號
7光纖6的外部設(shè)置有一層或多層由能隨溫度變化發(fā)生伸縮變形的熱變形材料制成的伸縮變形層。具體而言當(dāng)去掉光纖部分的膨脹系數(shù)計算項時，所述曲線形測試通道31中外層殼體21、所述內(nèi)層殼體、A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4-2的膨脹系數(shù)滿足公式α # XL 外ΧΔΤ-α內(nèi)X知內(nèi)+“內(nèi))X ΔΤ-α齒X (L1齒+L2齒)X Δ T = 0。當(dāng)去掉光纖部分和變形齒部分的膨脹系數(shù)計算項時，所述曲線形測試通道31中外層殼體21和所述內(nèi)層殼體的膨脹系數(shù)滿足公式α外XL外ΧΔΤ-α內(nèi)χ (L1內(nèi)+L2內(nèi))X Δ T = 0。這樣，在基本消減了溫度影響情況下，在外界物理量(具體為外應(yīng)力F)的作用下改變所述外部殼體兩端的間距時，就同時改變沿所述外部殼體內(nèi)部分布的多個A側(cè)變形齒 4-1和多個B側(cè)變形齒4-2之間的距離，拉伸或壓縮所述外部殼體的兩端并使所述外部殼體整體伸長或縮短，就可以同時使沿所述外部殼體內(nèi)部分布的多個A側(cè)變形齒4-1和多個B 側(cè)變形齒4-2相反運動或相對運動，并相應(yīng)使A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4-2間的距離拉大或縮小，從而就可以改變在A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4-2間所夾的信號光纖6的彎曲半徑，也即改變信號光纖6的彎曲損耗系數(shù)，從而改變了信號光纖6內(nèi)傳輸?shù)墓庑盘柕乃p大小，通過測試單元5檢測到該光信號功率的變化并將該變化傳遞給處理單元7進行分析處理后，便可得到消減溫度影響條件下的作用在所述外部殼體上的物理量的大小。實際使用過程中，本發(fā)明還可以采用另一種檢測方式，即所述外部殼體的兩端位置不變，此時所述A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4-2均由磁致伸縮材料、電致伸縮材料或能吸收被監(jiān)測對象并相應(yīng)發(fā)生伸縮變形的材料制成，所述外層殼體21上設(shè)置有多個透氣孔 30。另外，也可以在所述A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4-2的外部均設(shè)置有一層或多層由磁致伸縮材料、電致伸縮材料或能吸收被監(jiān)測對象并相應(yīng)發(fā)生伸縮變形的材料制成的伸縮變形層，同時所述外層殼體21上設(shè)置有多個透氣孔30。同時，所述信號光纖6的外部設(shè)置有一層或多層由磁致伸縮材料、電致伸縮材料或能吸收被監(jiān)測對象并相應(yīng)發(fā)生伸縮變形的材料制成的伸縮變形層。采用此時檢測方式進行檢測時，當(dāng)外界被監(jiān)測物理量(即監(jiān)測對象，具體為磁信號、電信號或能被吸收的物質(zhì)等)的變化導(dǎo)致A側(cè)變形齒4-1、B側(cè)變形齒4-2和信號光纖 6的體積發(fā)生伸縮變形或?qū)е律炜s變形層發(fā)生伸縮變形時，相應(yīng)使A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4-2的高度發(fā)生變化，并使A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4-2間的距離拉大或縮小，從而就可以改變在A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4-2間所夾的信號光纖6的彎曲半徑，也即改變信號光纖6的彎曲損耗系數(shù)，從而改變了信號光纖6內(nèi)傳輸?shù)墓庑盘柕乃p大小，通過測試單元5檢測到該光信號功率的變化并將該變化傳遞給處理單元7進行分析處理后，便可得到消減溫度影響條件下的被監(jiān)測物理量的大小。如采用本發(fā)明探測空氣中的氫氣濃度時，則所述A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4-2 均由能吸收氫氣并相應(yīng)發(fā)生伸縮變形的金屬鈀或鈀合金材料制成，也可以在A側(cè)變形齒 4-1和B側(cè)變形齒4-2的外側(cè)均涂覆一層或多層由能吸收氫氣并相應(yīng)發(fā)生伸縮變形的金屬鈀或鈀合金材料制成的伸縮變形層。實際使用過程中，氫氣通過外層殼體21上分布的透氣孔30進入到其內(nèi)部，當(dāng)氫氣濃度發(fā)生改變時，金屬鈀或鈀合金材料吸收氫氣并隨著氫氣濃度的變化體積變大或變小，從而導(dǎo)致A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4-2間的距離拉大或縮小，從而就可以改變在二者的變形齒間夾有的信號光纖6的彎曲半徑，也即改變信號光纖6的彎曲損耗系數(shù)，從而改變了信號光纖6內(nèi)傳輸?shù)墓庑盘柕乃p大小，通過測試單元5檢測到該光信號功率的變化并將該變化傳遞給處理單元7進行分析處理，即可得到得到消減溫度影響情況下空氣中氫氣的濃度變化量。同理，信號光纖6外側(cè)鍍覆一層或多層由能吸收氫氣并相應(yīng)發(fā)生伸縮變形的金屬鈀或鈀合金材料制成的伸縮變形層時，在氫氣濃度變化時導(dǎo)致該伸縮變形層的體積變化時，也能得到使所述外部殼體內(nèi)部所分布多個A側(cè)變形齒4-1和多個B側(cè)變形齒4-2之間的距離發(fā)生改變的同等效果，從而達(dá)到監(jiān)測物理量的目的。本實施例中，所述信號光纖6的一端設(shè)置有光反射裝置。所述光反射裝置可以是光反射鏡或光纖光柵等。所述光反射裝置的作用是使信號光纖6內(nèi)部傳輸?shù)墓庑盘柨梢詢纱瓮ㄟ^所述曲線形測試通道31的傳感部位，從而使測試精度提高一倍。實際加工制作時，多組所述A側(cè)變形齒4-1中相鄰兩組A側(cè)變形齒4-1之間的間距自所述外部殼體一端至另一端逐漸增大或逐漸減小，多組所述B側(cè)變形齒4-2中相鄰兩組B側(cè)變形齒4-2之間的間距自所述外部殼體一端至另一端逐漸增大或逐漸減小。多組所述A側(cè)變形齒4-1與多組所述B側(cè)變形齒4-2的齒高和齒形的彎曲曲率均自所述外部殼體一端至另一端逐漸增大或逐漸減小。本實施例中，所述信號光纖6為外部包有多層光纖保護層的光纖，如緊套光纖、碳涂覆光纖、聚酰亞胺涂覆光纖等；所述信號光纖6也可以是塑料光纖、細(xì)徑光纖(如裸光纖外徑60或80微米的光纖)或光子晶體光纖。實施例2如圖5所示，本實施例中，與實施例1不同的是每一組A側(cè)變形齒4-1均包括并排布設(shè)的兩個A側(cè)變形齒4-1，每一組B側(cè)變形齒4-2均包括并排布設(shè)的兩個B側(cè)變形齒 4-2，相應(yīng)地，多組A側(cè)變形齒4-1和多組B側(cè)變形齒4-2的頭部間形成供兩個信號光纖6穿過的曲線形通道，從而達(dá)到能同時監(jiān)測兩項物理量變化的目的。實際使用過程中，也可以根據(jù)實際監(jiān)測需要，對每一組A側(cè)變形齒4-1中所包括A側(cè)變形齒4-1的數(shù)量和每一組B側(cè)變形齒4-2中所包括B側(cè)變形齒4-2的數(shù)量進行相應(yīng)調(diào)整。本實施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、 連接關(guān)系和工作原理均與實施例1相同。實施例3如圖6所示，本實施例中，與實施例1不同的是所述A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4-2的外側(cè)均涂覆有兩個伸縮變形層，且兩個伸縮變形層分別為用于監(jiān)測甲烷氣體含量的變形層一 27和起催化作用的變形層二觀。如監(jiān)測煤礦井下的甲烷氣體含量時，在A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4-2的表面上均鍍覆一層體積易變化的高分子材料層(如聚乙烯) 作為變形層一 27，然后再在變形層一 27上在蒸鍍一層鉬膜作為變形層二 28，當(dāng)空氣中有甲烷分子時，甲烷通過外層殼體21上的透氣孔30擴散進入其內(nèi)部，在鉬膜的催化作用下氧化放熱使變形層一 27的高分子材料層受熱膨脹，從而使所述內(nèi)層殼體上布設(shè)的多組A側(cè)變形齒4-1和多組B側(cè)變形齒4-2之間的距離改變，從而就可以改變在A側(cè)變形齒4-1和B側(cè)變形齒4-2之間的信號光纖6的彎曲半徑，也即改變信號光纖6的彎曲損耗系數(shù)，從而改變了信號光纖6內(nèi)傳輸?shù)墓庑盘柕乃p大小，通過測試單元5檢測到該光信號功率的變化并將該變化傳遞給處理單元7進行分析處理，即可得到甲烷氣體濃度的變化量。本實施例中， 其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實施例1相同。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征在于包括供信號光纖(6)穿過的曲線形測試通道(31)、與信號光纖(6)相接且對信號光纖(6)中的光信號功率變化量進行同步測試的測試單元( 和與測試單元( 相接且對測試單元(5)的測試結(jié)果進行分析處理的處理單元(7)；所述曲線形測試通道(31)包括在端部所施加外應(yīng)力F的作用下能發(fā)生變形并相應(yīng)壓彎信號光纖(6)的外部殼體以及連續(xù)布設(shè)在所述外部殼體內(nèi)部相對兩側(cè)的多組A側(cè)變形齒(4-1)和多組B側(cè)變形齒G-2)，每一組A側(cè)變形齒(4-1)均包括一個A 側(cè)變形齒(4-1)或并排布設(shè)的多個A側(cè)變形齒G-1)，每一組B側(cè)變形齒(4- 均包括一個 B側(cè)變形齒(4- 或并排布設(shè)的多個B側(cè)變形齒G-2)，多組A側(cè)變形齒(4-1)和多組B側(cè)變形齒(4- 之間呈交錯布設(shè)且二者的頭部間形成供一個或多個信號光纖(6)穿過的曲線形通道，A側(cè)變形齒G-1)和B側(cè)變形齒(4-2)對應(yīng)布設(shè)在信號光纖(6)兩側(cè)；所述外部殼體包括能隨溫度變化發(fā)生伸縮變形的外層殼體和能隨溫度變化發(fā)生伸縮變形且變形量與外層殼體的變形量相抵消的內(nèi)層殼體，所述內(nèi)層殼體布設(shè)在外層殼體內(nèi)部且A側(cè)變形齒(4-1)和B側(cè)變形齒(4- 均布設(shè)在所述內(nèi)層殼體上。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征在于所述A側(cè)變形齒G-1)和B側(cè)變形齒(4- 均由能隨溫度變化發(fā)生伸縮變形的熱變形材料、 磁致伸縮材料、電致伸縮材料或能吸收被監(jiān)測對象并相應(yīng)發(fā)生伸縮變形的材料制成，所述外層殼體上設(shè)置有多個透氣孔(30)。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征在于所述A側(cè)變形齒(4-1)和B側(cè)變形齒G-2)的外部均設(shè)置有一層或多層由能隨溫度變化發(fā)生伸縮變形的熱變形材料、磁致伸縮材料、電致伸縮材料或能吸收被監(jiān)測對象并相應(yīng)發(fā)生伸縮變形的材料制成的伸縮變形層，所述外層殼體上設(shè)置有多個透氣孔(30)。
4.按照權(quán)利要求2所述的一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征在于所述信號光纖(6)的外部設(shè)置有一層或多層由能隨溫度變化發(fā)生伸縮變形的熱變形材料、磁致伸縮材料、電致伸縮材料或能吸收被監(jiān)測對象并相應(yīng)發(fā)生伸縮變形的材料制成的伸縮變形層。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一項權(quán)利要求所述的一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征在于所述內(nèi)層殼體包括兩個相對布設(shè)的A側(cè)內(nèi)層殼體0 和B側(cè)內(nèi)層殼體 (23)，所述A側(cè)變形齒(4-1)安裝在A側(cè)內(nèi)層殼體(22)，且B側(cè)變形齒(4- 安裝在B側(cè)內(nèi)層殼體上。
6.按照權(quán)利要求5所述的一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征在于所述曲線形測試通道(31)中外層殼體(21)、所述內(nèi)層殼體、A側(cè)變形齒G_1)、B側(cè)變形齒 (4-2)和信號光纖(6)的膨脹系數(shù)滿足公式α 外 XI^hXAT-Ci 內(nèi)齒 X (L1 齒+L2 齒)X Δ Τ—α 纖 XdffXAT =O (2-1)，式中α ,為外層殼體所用材料的膨脹系數(shù)，為外層殼體的長度，α #為A側(cè)內(nèi)層殼體02)和B側(cè)內(nèi)層殼體03)所用材料的膨脹系數(shù)，Llrt和L2rt分別為A側(cè)內(nèi)層殼體02)和B側(cè)內(nèi)層殼體03)的長度，α 側(cè)變形齒(4-1)和B側(cè)變形齒(4_2) 所用材料的膨脹系數(shù)，Lis和L2s分別為A側(cè)變形齒G-1)和B側(cè)變形齒0-2)的高度，α 纟〒為信號光纖(6)所用材料的膨脹系數(shù)，為信號光纖(6)的直徑，ΔΤ為溫度變化量。
7.按照權(quán)利要求1至4中任一項權(quán)利要求所述的一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征在于所述信號光纖(6)的一端設(shè)置有光反射裝置。
8.按照權(quán)利要求1至4中任一項權(quán)利要求所述的一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征在于所述信號光纖(6)為外部包有多層光纖保護層的光纖。
9.按照權(quán)利要求1至4中任一項權(quán)利要求所述的一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征在于所述外部殼體整體呈螺旋狀。
10.按照權(quán)利要求1至4中任一項權(quán)利要求所述的一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，其特征在于多組所述A側(cè)變形齒G-1)中相鄰兩組A側(cè)變形齒(4-1)之間的間距自所述外部殼體一端至另一端逐漸增大或逐漸減小，多組所述B側(cè)變形齒G-2)中相鄰兩組B側(cè)變形齒(4- 之間的間距自所述外部殼體一端至另一端逐漸增大或逐漸減小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種消減溫度影響的曲線型光纖傳感裝置，包括供信號光纖穿過的曲線形測試通道、與信號光纖相接的測試單元和與測試單元相接的處理單元；曲線形測試通道包括外部殼體以及布設(shè)在其內(nèi)部的多組A側(cè)變形齒和多組B側(cè)變形齒，多組A側(cè)變形齒和多組B側(cè)變形齒之間呈交錯布設(shè)且二者頭部間形成供一個或多個信號光纖穿過的曲線形通道；外部殼體包括外層殼體和內(nèi)層殼體且二者隨溫度變化發(fā)生伸縮變形的變形量相同且二者的變形方向相反，則外部殼體所受溫度影響相互消減。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、加工制作方便、成本低且使用方式靈活、靈敏度高、使用效果好，能有效消除或減少溫度對測量精度的影響，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。
文檔編號G01N21/17GK102445217SQ20101050259
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者杜兵 申請人:西安金和光學(xué)科技有限公司