專利名稱：后向散射光纖傳感器及其加工設(shè)備和加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖傳感器。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，傳感器在朝著靈敏、精確、適應(yīng)性強(qiáng)、小巧和智能化的方向發(fā)展。其中，光纖傳感器倍受青睞。光纖傳感器具有很多優(yōu)異的性能，例如抗電磁干擾和原子輻射的性能，徑細(xì)、質(zhì)軟、重量輕的機(jī)械性能；絕緣、無(wú)感應(yīng)的電氣性能；耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學(xué)性能等。光纖傳感器應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，比如用物體對(duì)光的后向散射原理可以檢測(cè)多種物理量，光纖傳感器是主要的檢測(cè)設(shè)備。檢測(cè)物體后向散射光線信號(hào)的時(shí)候，通常采用雙光纖并排的形式，也就是一束光纖把入射光線導(dǎo)入到被測(cè)物質(zhì)上，另一束光纖接收被檢測(cè)物質(zhì)的后向散射光線信號(hào)。然而， 無(wú)論是射入光纖還是接收光纖，和物質(zhì)的接觸端面都是平面，這就造成射入光纖的射入光線不能盡可能范圍更廣的照射到被測(cè)物質(zhì)上，接收光纖也沒(méi)有盡可能多的接收后向散射光線信號(hào)，使檢測(cè)被測(cè)物質(zhì)時(shí)的后向散射光線信號(hào)過(guò)小，不容易實(shí)現(xiàn)對(duì)后向檢測(cè)光線信號(hào)的處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種后向散射光纖傳感器，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的另一目的在于提供一種后向散射光纖傳感器的加工設(shè)備，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的另一目的在于提供一種后向散射光纖傳感器的加工方法，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)后向散射光纖傳感器，包括發(fā)射光線的發(fā)射光纖、接收被測(cè)物質(zhì)后向散射光線信號(hào)的接收光纖，還包括一空心殼體，所述空心殼體中設(shè)有至少一條所述發(fā)射光纖、至少一條所述接收光纖，所述發(fā)射光纖的發(fā)射端面上設(shè)有至少一個(gè)凸起；所述接收光纖的接收端面上設(shè)有至少一個(gè)凹陷。本發(fā)明在發(fā)射光纖上設(shè)有若干凸起、在接收光纖上設(shè)有若干凹陷后，發(fā)射光纖發(fā)射的射入光線在凸起的作用下，盡可能范圍更廣的照射到被測(cè)物質(zhì)上。接收光纖在凹陷的作用下，也能盡可能多的接收后向散射光線，大大增大了檢測(cè)被測(cè)物質(zhì)時(shí)的后向散射信號(hào)， 實(shí)現(xiàn)后向散射光線信號(hào)采集的最大化，大大提高了后向散射光纖傳感器的工作效率。所述發(fā)射光纖的發(fā)射端面呈平面，所述凸起設(shè)置在所述平面上。所述發(fā)射光纖的發(fā)射端面也可呈凸面，所述凸起設(shè)置在所述凸面上。以便發(fā)射的射入光線范圍更廣的照射到被測(cè)物質(zhì)上。所述接收光纖的接收端面呈平面，所述凹陷設(shè)置在所述平面上。所述接收光纖的接收端面呈凸面，所述凹陷設(shè)置在所述凸面上。所述接收光纖的接收端面呈凹面，所述凹陷設(shè)置在所述凹面上。以便能夠更多接收被測(cè)物質(zhì)的后向散射光線信號(hào)。所述凸起為，采用金剛石在放大鏡下打磨所述發(fā)射端面制成的凸起；所述凹陷為，采用金剛石在放大鏡下打磨所述接收端面制成的凹陷。在放大鏡下打磨，可以在發(fā)射端面和接收端面上制成較多的凸起或凹陷，有助于進(jìn)一步提高本發(fā)明接收后向散射光線信號(hào)的能力。所述發(fā)射光纖和所述接收光纖并排設(shè)置，所述發(fā)射光纖的發(fā)射端面與所述接收光纖的接收端面朝向一致。具體設(shè)置時(shí)，優(yōu)選發(fā)射光纖和接收光纖安裝距離盡可能的近。以便進(jìn)一步增大后向散射光線信號(hào)的采集。后向散射光纖傳感器的加工設(shè)備，包括一手柄；還包括一軸，所述軸的頂部設(shè)有一葉輪，所述軸的底部設(shè)有一用于加工接收光纖的接收端面和發(fā)射光纖的發(fā)射端面的金剛石；所述軸通過(guò)一固定板活動(dòng)連接所述手柄；所述手柄的一側(cè)設(shè)有氣孔，所述氣孔一端朝向所述葉輪的葉片，所述氣孔另一端連接一與外界供氣系統(tǒng)連接的通氣管；當(dāng)外界供氣系統(tǒng)給所述通氣管通氣后，所述葉輪的葉片在氣體的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，所述葉輪帶動(dòng)所述軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述軸帶動(dòng)所述金剛石轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行打磨。所述手柄一側(cè)通過(guò)一可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接桿連接一放大鏡。通過(guò)連接桿調(diào)節(jié)放大鏡的位置，以便在放大鏡下加工，得到精度更高的凹陷或凸起。所述金剛石與所述軸可拆卸連接，所述金剛石與所述軸連接處設(shè)有調(diào)整墊片，以便調(diào)整所述金剛石的安裝位置。所述金剛石包括一用于加工接收光纖的接收端面上的凹陷的尖頭金剛石、一用于加工發(fā)射光纖的發(fā)射端面上的凸起的分叉金剛石、一用于加工光纖的端面的大規(guī)格金剛石；所述尖頭金剛石的底部呈“V”形，所述分叉金剛石的底部設(shè)有一槽口，所述槽口呈倒“V”形。當(dāng)需要打磨光纖的發(fā)射端面或接收端面時(shí)，采用大規(guī)格金剛石。當(dāng)需要打磨發(fā)射光纖的凸起時(shí)，采用分叉金剛石。當(dāng)需要打磨接收光纖的凹陷時(shí)，采用尖頭金剛石。所述軸上連接所述尖頭金剛石時(shí)，所述尖頭金剛石的“V”形尖頭設(shè)置在所述軸的中心線上；所述軸上連接所述分叉金剛石時(shí)，所述槽口的中心線與所述軸的中心線重合。后向散射光纖傳感器的加工方法，包括如下步驟1)將金剛石設(shè)置在后向散射光纖傳感器的加工設(shè)備的軸上；2)將光纖的端面朝向所述金剛石，調(diào)整調(diào)整墊片，調(diào)整放大鏡位置；3)通過(guò)氣動(dòng)方式轉(zhuǎn)動(dòng)所述軸，在放大鏡下，所述金剛石打磨所述光纖的端面；4)打磨所述光纖的端面時(shí)，首先將所述光纖的端面進(jìn)行打磨，打磨成一定形狀的表面，如凹面、凸面或平面，然后在一定形狀的端面上打磨凹陷或凸起。當(dāng)在光纖的端面上打磨凹陷時(shí)，所述金剛石選擇尖頭金剛石，所述尖頭金剛石的底部呈“V”形；當(dāng)在光纖的端面上打磨凸起時(shí)，所述金剛石選擇分叉金剛石，所述分叉金剛石的底部設(shè)有一槽口，所述槽口呈倒“V”形。有益效果由于采用上述技術(shù)方案，采用本發(fā)明的加工設(shè)備和加工方法制成的后向散射光纖傳感器，大大增大了檢測(cè)被測(cè)物質(zhì)時(shí)的后向散射光線信號(hào)，實(shí)現(xiàn)后向散射光線射光纖傳感器的工作效率。


圖1為本發(fā)明后向散射光纖傳感器的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中圖1的側(cè)視圖；圖3為本發(fā)明圖2中A-A線的局部剖視圖；圖4為本發(fā)明圖2中B-B線的局部剖視圖；圖5為本發(fā)明后向散射光纖傳感器的加工設(shè)備的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明后向散射光纖傳感器的加工設(shè)備另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明后向散射光纖傳感器的加工設(shè)備的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示進(jìn)一步闡述本發(fā)明。參照?qǐng)D1、圖2，后向散射光纖傳感器，包括發(fā)射光線的發(fā)射光纖9、接收被測(cè)物質(zhì)后向散射光線信號(hào)的接收光纖8，還包括空心殼體10，空心殼體10中設(shè)有至少一條發(fā)射光纖9、至少一條接收光纖8，參照?qǐng)D4，發(fā)射光纖9的發(fā)射端面上設(shè)有至少一個(gè)凸起91。參照?qǐng)D3，接收光纖8的接收端面上設(shè)有至少一個(gè)凹陷81。在發(fā)射光纖9上設(shè)有若干凸起91、在接收光纖8上設(shè)有若干凹陷81后，發(fā)射光纖9發(fā)射的射入光線在凸起91的作用下，盡可能多的照射到被測(cè)物質(zhì)上。接收光纖8在凹陷81的作用下，也能盡可能多能接收后向散射光線，大大增大了檢測(cè)被測(cè)物質(zhì)時(shí)的后向散射信號(hào)，實(shí)現(xiàn)后向散射光線采集的最大化，大大提高了后向散射光纖傳感器的工作效率。發(fā)射端面呈平面，凸起91設(shè)置在平面上。發(fā)射端面也可呈凸面，凸起91設(shè)置在凸面上。以便發(fā)射的射入光線更多的照射到被測(cè)物質(zhì)上。接收端面呈平面，凹陷81設(shè)置在平面上。接收端面呈凸面，凹陷81設(shè)置在凸面上。接收端面呈凹面，凹陷81設(shè)置在凹面上。 以便能夠更多接收被測(cè)物質(zhì)的后向散射光線信號(hào)。凸起91為采用金剛石在放大鏡下打磨發(fā)射端面制成的凸起91 ；凹陷81為采用金剛石在放大鏡下打磨接收端面制成的凹陷81。 在放大鏡下打磨可以在發(fā)射和接收端面上制成較多的凸起91或凹陷81，有助于進(jìn)一步提高本發(fā)明接收后向散射信號(hào)。發(fā)射光纖9和接收光纖8并排設(shè)置，發(fā)射光纖9的發(fā)射端面與接收光纖8的接收端面朝向方向一致。具體設(shè)置時(shí)，發(fā)射光纖9和接收光纖8安裝距離盡可能的近，優(yōu)選發(fā)射光纖9和接收光纖8緊貼設(shè)置。以便進(jìn)一步增大后向散射信號(hào)。參照?qǐng)D5、圖6、圖7，后向散射光纖傳感器的加工設(shè)備，包括一手柄5 ；還包括一軸 1，軸1的頂部設(shè)有一葉輪4，軸1的底部設(shè)有一用于加工接收光纖8的接收端面和發(fā)射光纖 9的發(fā)射端面的金剛石3 ；軸1通過(guò)一固定板6活動(dòng)連接手柄5 ；手柄5的一側(cè)設(shè)有氣孔7， 氣孔7 —端朝向葉輪4的葉片，氣孔7另一端連接一與外界供氣系統(tǒng)連接的通氣管；當(dāng)外界供氣系統(tǒng)給通氣管通氣后，葉輪4的葉片在氣體的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，葉輪4帶動(dòng)軸1轉(zhuǎn)動(dòng)，軸1 帶動(dòng)金剛石3轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行打磨。手柄5 —側(cè)通過(guò)一可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接桿連接一放大鏡。通過(guò)連接桿調(diào)節(jié)放大鏡的位置，以便在放大鏡下加工，得到精度更高的凹陷81或凸起91。金剛石 3與軸1可拆卸連接，金剛石3與軸1連接處設(shè)有調(diào)整墊片2，以便調(diào)整金剛石3的安裝位置。參照?qǐng)D5和圖6，金剛石3包括一用于加工接收光纖8的接收端面上的凹陷81的尖頭金剛石、一用于加工發(fā)射光纖9的發(fā)射端面上的凸起91的分叉金剛石、一用于加工光纖的端面的大規(guī)格金剛石；尖頭金剛石的底部呈“V”形，分叉金剛石的底部設(shè)有一槽口，槽口呈倒“V”形。當(dāng)需要打磨光纖的發(fā)射端面或接收端面時(shí)，采用大規(guī)格金剛石。大規(guī)格金剛石可以采用常用于切割或打磨光纖的普通金剛石。當(dāng)需要打磨發(fā)射光纖9的凸起91時(shí)， 采用分叉金剛石。當(dāng)需要打磨接收光纖8的凹陷81時(shí)，采用尖頭金剛石。軸1上連接尖頭金剛石時(shí)，尖頭金剛石的“V”形尖頭設(shè)置在軸1的中心線上；軸1上連接分叉金剛石時(shí)，槽口的中心線與軸1的中心線重合。后向散射光纖傳感器的加工方法，包括如下步驟1)將金剛石3設(shè)置在后向散射光纖傳感器的加工設(shè)備的軸1上；幻將光纖的端面朝向金剛石3，調(diào)整調(diào)整墊片，調(diào)整放大鏡位置；幻采用氣動(dòng)方式轉(zhuǎn)動(dòng)軸，在放大鏡下，金剛石3打磨光纖的端面；4)打磨光纖的端面時(shí)，首先將光纖的端面進(jìn)行打磨，打磨成一定形狀的表面，如凹面、凸面或平面，然后在一定形狀的端面上打磨凹陷81或凸起91。當(dāng)在光纖的端面上打磨凹陷81時(shí)，金剛石3選擇尖頭金剛，石尖頭金剛石的底部呈“V”形；當(dāng)在光纖的端面上打磨凸起91時(shí)，金剛石3選擇分叉金剛石，分叉金剛石的底部設(shè)有一槽口，槽口呈倒“V”形。加工光纖時(shí)，可以先選擇大規(guī)格金剛石，首先打磨光纖的端面，比如，采用大規(guī)格金剛石打磨發(fā)射光纖的發(fā)射端面時(shí)，將發(fā)射端面打磨成凸面，然后在凸面上采用分叉金剛石打磨凸起。采用大規(guī)格金剛石打磨接收光纖的接收端面時(shí)，將接收端面打磨成凹面，然后在凹面上采用尖頭金剛石打磨凹陷。在選擇金剛石時(shí)，可以選擇較大的金剛石打磨光纖端面，選擇較小的金剛石打磨凸起或凹陷， 以便進(jìn)一步提高后向散射光纖傳感器的精度。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.后向散射光纖傳感器，包括發(fā)射光線的發(fā)射光纖、接收被測(cè)物質(zhì)后向散射光線信號(hào)的接收光纖，其特征在于，還包括一空心殼體，所述空心殼體中設(shè)有至少一條所述發(fā)射光纖、至少一條所述接收光纖，所述發(fā)射光纖的發(fā)射端面上設(shè)有至少一個(gè)凸起；所述接收光纖的接收端面上設(shè)有至少一個(gè)凹陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后向散射光纖傳感器，其特征在于，所述發(fā)射端面呈凸面，所述凸起設(shè)置在所述凸面上；所述接收端面呈凹面，所述凹陷設(shè)置在所述凹面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的后向散射光纖傳感器，其特征在于，所述凸起為，采用金剛石在放大鏡下打磨發(fā)射端面制成的凸起；所述凹陷為，采用金剛石在放大鏡下打磨接收端面制成的凹陷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的后向散射光纖傳感器，其特征在于，所述發(fā)射光纖和所述接收光纖并排緊貼設(shè)置，所述發(fā)射光纖的發(fā)射端面與所述接收光纖的接收端面朝向方向一致。
5.后向散射光纖傳感器的加工設(shè)備，其特征在于，包括一手柄；還包括一軸，所述軸的頂部設(shè)有一葉輪，所述軸的底部設(shè)有一用于加工接收光纖的接收端面和發(fā)射光纖的發(fā)射端面的金剛石；所述軸通過(guò)一固定板活動(dòng)連接所述手柄；所述手柄的一側(cè)設(shè)有氣孔，所述氣孔一端朝向所述葉輪的葉片，所述氣孔另一端連接一與外界供氣系統(tǒng)連接的通氣管；當(dāng)外界供氣系統(tǒng)給所述通氣管通氣后，所述葉輪的葉片在氣體的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，所述葉輪帶動(dòng)所述軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述軸帶動(dòng)所述金剛石轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行打磨。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的后向散射光纖傳感器的加工設(shè)備，其特征在于，所述手柄一側(cè)通過(guò)一可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接桿連接一放大鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的后向散射光纖傳感器的加工設(shè)備，其特征在于，所述金剛石與所述軸可拆卸連接，所述金剛石與所述軸連接處設(shè)有調(diào)整墊片，以便調(diào)整所述金剛石的安裝位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的后向散射光纖傳感器的加工設(shè)備，其特征在于，所述金剛石包括一用于加工接收光纖的接收端面上的凹陷的尖頭金剛石、一用于加工發(fā)射光纖的發(fā)射端面上的凸起的分叉金剛石、一用于加工光纖的端面的大規(guī)格金剛石；所述尖頭金剛石的底部呈“V”形，所述分叉金剛石的底部設(shè)有一槽口，所述槽口呈倒 “V” 形。
9.后向散射光纖傳感器的加工方法，其特征在于，包括如下步驟1)將金剛石設(shè)置在后向散射光纖傳感器的加工設(shè)備的軸上；2)將光纖的端面朝向所述金剛石，調(diào)整調(diào)整墊片，調(diào)整放大鏡位置；3)采用氣動(dòng)的方式轉(zhuǎn)動(dòng)所述軸，并在放大鏡下，所述金剛石打磨所述光纖的端面；4)打磨所述光纖的端面時(shí)，首先將所述光纖的端面進(jìn)行打磨，然后在所述端面上打磨凹陷或凸起。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的后向散射光纖傳感器的加工方法，其特征在于，當(dāng)在光纖的端面上打磨凹陷時(shí)，所述金剛石選擇尖頭金剛石所述尖頭金剛石的底部呈“V”形；當(dāng)在光纖的端面上打磨凸起時(shí)，所述金剛石選擇分叉金剛石，所述分叉金剛石的底部設(shè)有一槽口，所述槽口呈倒“V”形。
全文摘要
本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖傳感器。后向散射光纖傳感器，包括發(fā)射光纖和接收光纖，還包括空心殼體，空心殼體中設(shè)有至少一條發(fā)射光纖、至少一條接收光纖，發(fā)射端面上設(shè)有至少一個(gè)凸起；接收端面上設(shè)有至少一個(gè)凹陷。由于采用上述技術(shù)方案，采用本發(fā)明的加工設(shè)備和加工方法制成的后向散射光纖傳感器，大大增大了檢測(cè)被測(cè)物質(zhì)時(shí)的后向散射光線信號(hào)，提高了后向散射光纖傳感器的工作效率。
文檔編號(hào)G01D5/32GK102175275SQ20111003313
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者劉偉, 姜靜, 孫賢明, 孫霞, 王雅靜, 申晉, 盛翠霞, 譚博學(xué), 馬立修 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)