多通道預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)微間隙層間光纖壓力傳感檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多通道預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)微間隙層間光纖壓力傳感檢測系統(tǒng)，包括計算機、嵌入式處理器、光纖光源器、光譜分析儀、第一光開關(guān)、第二光開關(guān)和多個傳感通道。本發(fā)明多通道預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)微間隙層間光纖壓力傳感檢測系統(tǒng)，采用第一光開關(guān)、第二光開關(guān)和多個傳感通道，實現(xiàn)了多通道檢測，采用新型保偏光子晶體光纖，傳感器的體積小化，靈敏度提高，抗溫度干擾，抗電磁輻射，可以實現(xiàn)對微間隙層間壓力的實時在線監(jiān)測。
【專利說明】多通道預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)微間隙層間光纖壓力傳感檢測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)微間隙層間光纖壓力傳感檢測系統(tǒng)，尤其涉及一種多通道預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)微間隙層間光纖壓力傳感檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)是指具有幾種不同材質(zhì)及不規(guī)則幾何形狀的部件組成的緊密結(jié)構(gòu)，相互之間間隙微小，且在應(yīng)力集中的地方夾一層如海綿橡膠、膠帶等緩沖墊層材料，以防止其在長時間放置后，內(nèi)部部件出現(xiàn)滑移等現(xiàn)象，影響其整體結(jié)構(gòu)的安全性。組裝時，其上施加一個整體預(yù)緊力，此預(yù)緊力傳遞到內(nèi)部結(jié)構(gòu)件上，在其部組件間形成壓力，此壓力對預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)件的性能、壽命、有效性都有很大的影響。若其過小，會造成裝配連接的不可靠，從而降低其性能；過大，則會增加連接部件的承載力，可能導(dǎo)致內(nèi)部某些連接部件在載荷作用下出現(xiàn)斷裂，嚴(yán)重時可能誘發(fā)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，導(dǎo)致其性能下降，甚至失效。特別是當(dāng)多種幾種不同材質(zhì)及不規(guī)則幾何形狀的部件組裝在一起時，其內(nèi)部的載荷變化情況更為復(fù)雜，如在經(jīng)歷了長時間的貯存后，內(nèi)部的殘余應(yīng)力會使層間墊層產(chǎn)生松弛現(xiàn)象，造成內(nèi)部的部分組件變形，降低組件性能，此變化甚至有可能引起預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)的滑移，從而導(dǎo)致產(chǎn)品失效，所以這種預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)的微間隙層間壓力的監(jiān)測十分重要。
[0003]由于預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)其內(nèi)的結(jié)構(gòu)緊湊，其內(nèi)部空間十分狹小，預(yù)緊結(jié)構(gòu)的組件層間間隙僅幾百微米，中間還夾一層緩沖墊層或海綿橡膠，采用傳統(tǒng)的壓力傳感器其安裝空間太小難以使用，而且由于傳感探頭體積大，會對預(yù)緊結(jié)構(gòu)部組件原本的受力狀態(tài)產(chǎn)生影響，所以一直以來在整體結(jié)構(gòu)上施加預(yù)緊力后，傳遞到內(nèi)部預(yù)緊結(jié)構(gòu)部組件上的壓力值和部組件之間的壓力變化都無法直接測量，對墊層等緩沖材料松弛現(xiàn)象更未能有效及時地進(jìn)行在線監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種多通道預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)微間隙層間光纖壓力傳感檢測系統(tǒng)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0006]一種多通道預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)微間隙層間光纖壓力傳感檢測系統(tǒng)，包括計算機、嵌入式處理器、光纖光源器、光譜分析儀、第一光開關(guān)、第二光開關(guān)和多個傳感通道，所述計算機的電信號端口與所述嵌入式處理器的電信號端口連接，所述嵌入式處理器的控制信號輸出端分別與所述光纖光源器的控制信號輸入端、所述光譜分析儀的控制信號輸入端、所述第一光開關(guān)的控制信號輸入端和所述第二光開關(guān)的控制信號輸入端連接，所述光纖光源器的光信號輸出端通過所述第一光開關(guān)分別與多個傳感通道的光信號輸入端連接，所述光譜分析儀的光信號輸入端通過所述第二光開關(guān)分別與多個傳感通道的光信號輸出端連接，所述光譜分析儀的電信號輸出端與所述嵌入式處理器的電信號輸入端連接。
[0007]具體地，所述傳感通道包括光纖耦合器、偏振控制器、第一光纖活動連接器、第二光纖活動連接器和傳感光纖，所述光纖耦合器的光信號輸入端為所述傳感通道的光信號輸入端，所述光纖耦合器的光信號輸出端為所述傳感通道的光信號輸出端，所述傳感光纖的第一光信號端口通過所述第一光纖活動連接器與所述偏振控制器的第一光信號端口連接，所述傳感光纖的第二光信號端口通過第二光纖活動連接器與所述光纖耦合器的光信號端口連接，所述光纖耦合器的光信號端口還與所述偏振控制器的第二光信號端口連接。
[0008]作為優(yōu)選，所述傳感光纖為保偏光子晶體光纖。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:
[0010]本發(fā)明多通道預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)微間隙層間光纖壓力傳感檢測系統(tǒng)，采用第一光開關(guān)、第二光開關(guān)和多個傳感通道，實現(xiàn)了多通道檢測，采用新型保偏光子晶體光纖，傳感器的體積小化，靈敏度提高，抗溫度干擾，抗電磁輻射，可以實現(xiàn)對微間隙層間壓力的實時在線監(jiān)測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明多通道預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)微間隙層間光纖壓力傳感檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖2是本發(fā)明多通道預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)微間隙層間光纖壓力傳感檢測系統(tǒng)的光開關(guān)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0013]圖3是本發(fā)明多通道預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)微間隙層間光纖壓力傳感檢測系統(tǒng)的傳感光纖的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0015]如圖1所示，本發(fā)明多通道預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)微間隙層間光纖壓力傳感檢測系統(tǒng)，包括計算機、嵌入式處理器、光纖光源器、光譜分析儀、第一光開關(guān)、第二光開關(guān)和多個傳感通道，所述計算機的電信號端口與所述嵌入式處理器的電信號端口連接，所述嵌入式處理器的控制信號輸出端分別與所述光纖光源器的控制信號輸入端、所述光譜分析儀的控制信號輸入端、所述第一光開關(guān)的控制信號輸入端和所述第二光開關(guān)的控制信號輸入端連接，所述光纖光源器的光信號輸出端通過所述第一光開關(guān)分別與多個傳感通道的光信號輸入端連接，所述光譜分析儀的光信號輸入端通過所述第二光開關(guān)分別與多個傳感通道的光信號輸出端連接，所述光譜分析儀的電信號輸出端與所述嵌入式處理器的電信號輸入端連接。
[0016]所述傳感通道包括光纖耦合器、偏振控制器、第一光纖活動連接器、第二光纖活動連接器和傳感光纖，所述光纖耦合器的光信號輸入端為所述傳感通道的光信號輸入端，所述光纖耦合器的光信號輸出端為所述傳感通道的光信號輸出端，所述傳感光纖的第一光信號端口通過所述第一光纖活動連接器與所述偏振控制器的第一光信號端口連接，所述傳感光纖的第二光信號端口通過第二光纖活動連接器與所述光纖耦合器的光信號端口連接，所述光纖耦合器的光信號端口還與所述偏振控制器的第二光信號端口連接。所述傳感光纖為保偏光子晶體光纖。
[0017]如圖2，第一光開關(guān)和第二光開關(guān)均采用I X 8式的光開關(guān)，即將光信號從I個通道轉(zhuǎn)換到8個傳感通道，其中第一光開關(guān)的光信號輸入端連接光纖光源器的光信號輸出端，第一光開關(guān)將光纖光源器輸入的光信號通過端口輸出給8個傳感通道,第二光開關(guān)通過端口連接光譜分析儀，將8個通道的輸出信號通過端口分別輸送給光譜分析儀進(jìn)行分析和處理，當(dāng)需要測量數(shù)個被測物時，需要使用數(shù)個傳感光纖組成多個傳感通道，可以通過光開關(guān)來擴展信號通道，多個傳感通道共用一套光纖光源器和光譜分析儀，降低了系統(tǒng)的成本。
[0018]如圖3所示，傳感光纖預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)件的組件表面往往不是平面，是曲面或其他不規(guī)則幾何形狀，在預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)上件和預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)下件之間夾一層緩沖墊層，傳感光纖安裝在墊層和預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)下件之間，當(dāng)預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)件被施加預(yù)緊力F后，壓力傳遞到傳感光纖上，通過調(diào)制解調(diào)儀對傳感光纖感知的信號分析處理后即可獲得預(yù)緊力F。
[0019]本發(fā)明所采用的傳感光纖為光子晶體光纖，是一種新型材料，其外形與普通光纖相同，但其內(nèi)部由很多大小不同的孔，調(diào)整光子晶體光纖橫截面上空氣孔的大小和排布可以改變光纖折射率分布的對稱性，產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象?；诒Ｆ饫w的測試技術(shù)是實現(xiàn)光纖壓力傳感測試的另一個重要技術(shù)。理想的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖具有良好的幾何圓對稱性，因而所傳輸?shù)幕E11,是兩正交模式的二重簡并模態(tài)。而保偏光纖將雙折射引入到光纖中，使HEllx和HElly兩模式的有效折射率不同。保偏光纖按實現(xiàn)雙折射的機理可分為應(yīng)力型和形狀型兩種。形狀型雙折射的產(chǎn)生原理是由于電介質(zhì)材料幾何形狀的各向異性，導(dǎo)致材料的介電常數(shù)和材料的導(dǎo)磁率的各向異性，引起材料折射率的各向異性；而應(yīng)力雙折射產(chǎn)生的主要原因是來自材料內(nèi)部的熱應(yīng)力和材料外部的機械應(yīng)力，材料在受到應(yīng)力弓I起材料折射率的變化即彈光效應(yīng)而產(chǎn)生雙折射。所以當(dāng)光纖受到外部橫向應(yīng)力時可以引起雙折射差從而實現(xiàn)對壓力的傳感測量。為了增強傳感單元的實用性，本發(fā)明選擇溫度系數(shù)小、壓力敏感度高的雙孔保偏光子晶體光纖以便于傳感器單元設(shè)計。
【權(quán)利要求】
1.一種多通道預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)微間隙層間光纖壓力傳感檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括計算機、嵌入式處理器、光纖光源器、光譜分析儀、第一光開關(guān)、第二光開關(guān)和多個傳感通道，所述計算機的電信號端口與所述嵌入式處理器的電信號端口連接，所述嵌入式處理器的控制信號輸出端分別與所述光纖光源器的控制信號輸入端、所述光譜分析儀的控制信號輸入端、所述第一光開關(guān)的控制信號輸入端和所述第二光開關(guān)的控制信號輸入端連接，所述光纖光源器的光信號輸出端通過所述第一光開關(guān)分別與多個傳感通道的光信號輸入端連接，所述光譜分析儀的光信號輸入端通過所述第二光開關(guān)分別與多個傳感通道的光信號輸出端連接，所述光譜分析儀的電信號輸出端與所述嵌入式處理器的電信號輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)微間隙層間光纖壓力傳感檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感通道包括光纖耦合器、偏振控制器、第一光纖活動連接器、第二光纖活動連接器和傳感光纖，所述光纖耦合器的光信號輸入端為所述傳感通道的光信號輸入端，所述光纖耦合器的光信號輸出端為所述傳感通道的光信號輸出端，所述傳感光纖的第一光信號端口通過所述第一光纖活動連接器與所述偏振控制器的第一光信號端口連接，所述傳感光纖的第二光信號端口通過第二光纖活動連接器與所述光纖耦合器的光信號端口連接，所述光纖耦合器的光信號端口還與所述偏振控制器的第二光信號端口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多通道預(yù)緊組合結(jié)構(gòu)微間隙層間光纖壓力傳感檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感光纖為保偏光子晶體光纖。
【文檔編號】G01L1/24GK103471746SQ201310433773
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】張毅, 楊遠(yuǎn)洪, 莊志, 陳穎, 李明海 申請人:中國工程物理研究院總體工程研究所