一種光纖自動纏繞機及光纖傳感環(huán)圈繞制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種光纖自動纏繞機及光纖傳感環(huán)圈繞制裝置，光纖自動纏繞機包括：原始光纖盤，纏繞有傳感光纖；控制電路，提供步進脈沖；步進電機，與控制電路相連，在步進脈沖的驅(qū)動下提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；橫軸，與步進電機相連，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動控制下自轉(zhuǎn)，同時帶動傳感光纖擰成麻花式傳感光纖；導(dǎo)向輪，與步進電機相連，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動控制下旋轉(zhuǎn)，同時帶動麻花式傳感光纖輸出到光纖自動纏繞機外部。本實用新型吸取了旋轉(zhuǎn)光纖(即麻花式傳感光纖)的高敏感度和圓環(huán)面螺旋繞制的低線性雙折射、高環(huán)境適應(yīng)性的優(yōu)點，選用膨脹系數(shù)極低的石英材料作為低雙折射光纖的纏繞圓環(huán)柱體，繞制成高靈敏度、低線性雙折射和高可靠性的全光纖電流互感器傳感環(huán)圈。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于光纖【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種光纖自動纏繞機及光纖傳感環(huán)圈繞制裝 置。 一種光纖自動纏繞機及光纖傳感環(huán)圈繞制裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 傳感環(huán)圈作為全光纖電流互感器的檢測核心部件，在測試中起著至關(guān)重要的作 用，尤其是光纖環(huán)的繞制，對于系統(tǒng)光性能指標(biāo)和可靠性影響重大。在選擇繞制線圈的光纖 時，可供選擇的主要有高雙折射保偏光纖、普通的單模光纖和低雙折射光纖三類。高雙折射 保偏光纖主要有熊貓型、領(lǐng)節(jié)型、橢圓包層型和橢圓芯光纖，這些光纖都可用于線偏振光的 傳播，而且可以減小線偏振態(tài)在傳播過程中免受環(huán)境因素的干擾，但是它們都不能用于圓 偏振光的傳播，即使圓偏振光進去，在不超過lm的距離內(nèi)，圓偏振光就會衍化成線偏振光 傳播，因此高雙折射光纖不能用于繞制傳感環(huán)圈。盡管普通的單模光纖可以傳播線偏振光 和圓偏振光，但在實際中常存在內(nèi)部應(yīng)力和芯徑不對稱，易受外部應(yīng)力和溫度干擾，不能保 證光波偏振態(tài)在傳播過程中保持穩(wěn)定不變，因此也不適合繞制傳感環(huán)圈。低雙折射光纖是 一種特殊的單模光纖，它通過改進光纖的制作工藝和采用特殊材料來減小芯徑的橢圓度從 而降低由于光纖截面的變形引起的雙折射，最適合圓偏振光的傳播，因此它是制作傳感環(huán) 圈的首選材料。
[0003] 光纖傳感環(huán)圈的制作關(guān)鍵技術(shù)有兩點：第一、抑制傳感環(huán)圈中的線性雙折射，令傳 感環(huán)圈的每一點處都能保證圓偏振光較好的傳播。第二，光纖傳感環(huán)圈繞制完成后能長時 間保證狀態(tài)穩(wěn)定，尤其是在環(huán)境溫度變化時。目前，全光纖電流互感器的傳感環(huán)圈繞制方法 主要有以下三種：使用旋轉(zhuǎn)光纖、柱面旋轉(zhuǎn)繞制傳感環(huán)圈、圓環(huán)面螺旋繞制傳感環(huán)圈。旋轉(zhuǎn) 光纖是近年來發(fā)展起來的一類光纖，這種旋轉(zhuǎn)光纖存在的問題是其雙折射特性對外界溫度 極敏感，在長期使用過程中還發(fā)現(xiàn)有退化現(xiàn)象，即對線性雙折射的抑制作用逐漸減弱以至 于無法使用，這種旋轉(zhuǎn)光纖的使用還有待光纖本身問題的解決。柱面繞制傳感環(huán)圈是指一 邊沿光纖中心軸扭轉(zhuǎn)光纖，一邊將其繞制在圓柱面的骨架上，盡管這種方法制作的傳感環(huán) 圈靈敏度與直接繞制的傳感環(huán)圈相比有所增加，但這種通過應(yīng)力引入的圓雙折射極易受溫 度的影響，并隨著時間的推移存在退化現(xiàn)象，所以在工程中也無法使用。 實用新型內(nèi)容
[0004] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種光纖自動纏繞機 及光纖傳感環(huán)圈繞制裝置，用于解決現(xiàn)有傳感環(huán)圈的低線性雙折射、高環(huán)境適應(yīng)性差的問 題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供一種光纖自動纏繞機，所述光 纖自動纏繞機包括：原始光纖盤，纏繞有傳感光纖；控制電路，提供步進脈沖；步進電機，與 所述控制電路相連，在步進脈沖的驅(qū)動下提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；橫軸，與步進電機相連，在所述旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動控制下自轉(zhuǎn)，同時帶動所述傳感光纖擰成麻花式傳感光纖；導(dǎo)向輪，與步進電機相 連，在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動控制下旋轉(zhuǎn)，同時帶動所述麻花式傳感光纖輸出到光纖自動纏繞機外 部。
[0006] 優(yōu)選地，所述傳感光纖為低線性雙折射光纖。
[0007] 優(yōu)選地，所述步進電機的驅(qū)動頻率為1Hz。
[0008] 優(yōu)選地，所述原始光纖盤的中心軸與所述橫軸的中心軸垂直。
[0009] 優(yōu)選地，所述導(dǎo)向輪的中心切線與所述橫軸的中心軸在同一條直線上。
[0010] 一種光纖傳感環(huán)圈繞制裝置，其特征在于，所述光纖傳感環(huán)圈繞制裝置包括：光纖 自動纏繞機和石英圓環(huán)柱體；所述光纖自動纏繞機包括：原始光纖盤，纏繞有傳感光纖；控 制電路，提供步進脈沖；步進電機，與所述控制電路相連，在步進脈沖的驅(qū)動下提供旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動；橫軸，與步進電機相連，在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動控制下自轉(zhuǎn)，同時帶動所述傳感光纖擰成麻花 式傳感光纖；導(dǎo)向輪，與步進電機相連，在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動控制下旋轉(zhuǎn)，同時帶動所述麻花式 傳感光纖輸出到光纖自動纏繞機外部；所述麻花式傳感光纖人工纏繞至石英圓環(huán)柱體上形 成全光纖電流互感器傳感環(huán)圈。
[0011] 優(yōu)選地，所述傳感光纖為低線性雙折射光纖。
[0012] 優(yōu)選地，所述步進電機的驅(qū)動頻率為1Hz。
[0013] 優(yōu)選地，所述原始光纖盤的中心軸與所述橫軸的中心軸垂直；所述導(dǎo)向輪的中心 切線與所述橫軸的中心軸在同一條直線上。
[0014] 如上所述，本實用新型所述的光纖自動纏繞機及光纖傳感環(huán)圈繞制裝置，具有以 下有益效果：
[0015] 本實用新型吸取了旋轉(zhuǎn)光纖（即麻花式傳感光纖）的高敏感度和圓環(huán)面螺旋繞制 的低線性雙折射、高環(huán)境適應(yīng)性的優(yōu)點，選用膨脹系數(shù)極低的石英材料作為低雙折射光纖 的纏繞圓環(huán)柱體，繞制成高靈敏度、低線性雙折射和高可靠性的全光纖電流互感器傳感環(huán) 圈。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本實用新型所述的光纖自動纏繞機的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2為本實用新型所述的光纖傳感環(huán)圈繞制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 元件標(biāo)號說明
[0019] 100 光纖自動纏繞機
[0020] 110 原始光纖盤
[0021] 111 傳感光纖
[0022] 112 麻花式傳感光纖
[0023] 113
[0024] 120 控制電路
[0025] 130 步進電機
[0026] 140 橫軸
[0027] 141 橫軸的中心軸
[0028] 150 導(dǎo)向輪
[0029] 151 導(dǎo)向輪的中心切線
[0030] 200 石英圓環(huán)柱體

【具體實施方式】
[0031] 以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本 說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點及功效。
[0032] 請參閱附圖。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配 合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可 實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào) 整，在不影響本實用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應(yīng)仍落在本實用新型所 揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如"上"、"下"、"左"、"右"、 "中間"及"一"等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍， 其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實用新型可實施的范疇。
[0033] 實施例
[0034] 本實用新型提供一種光纖自動纏繞機，如圖1所示，所述光纖自動纏繞機100包 括：原始光纖盤110,控制電路120,步進電機130,橫軸140,導(dǎo)向輪150。
[0035] 所述原始光纖盤110纏繞有傳感光纖111。
[0036] 所述控制電路120提供步進脈沖。
[0037] 所述步進電機130與所述控制電路120相連，在步進脈沖的驅(qū)動下提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
[0038] 所述橫軸140與步進電機130相連，在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動控制下自轉(zhuǎn)，同時帶動所述傳 感光纖擰成麻花式傳感光纖112。
[0039] 所述導(dǎo)向輪150與步進電機130相連，在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動控制下旋轉(zhuǎn)，同時帶動所述 麻花式傳感光纖112輸出到光纖自動纏繞機外部。
[0040] 所述傳感光纖111為低線性雙折射光纖。所述步進電機的驅(qū)動頻率可以選為1Hz 或其他適合頻率。所述原始光纖盤110的中心軸113與所述橫軸140的中心軸141垂直。 所述導(dǎo)向輪150的中心切線151與所述橫軸140的中心軸141在同一條直線上。
[0041] 所述光纖自動纏繞機的內(nèi)部說明：核心部件為步進電機以及與之輸出軸相連的原 始光纖盤，工作過程為：控制電路發(fā)送步進脈沖給步進電機，電機帶動原始光纖盤所固定的 橫軸和導(dǎo)向輪一同轉(zhuǎn)動，導(dǎo)向輪使光纖勻速輸出到纏繞機外部，這迫使原始光纖盤自轉(zhuǎn)，同 時原始光纖盤又隨著橫軸轉(zhuǎn)動，所以光纖最終是以一定的扭曲輸出的，而且是勻速輸出。
[0042] 本實用新型還提供一種光纖傳感環(huán)圈繞制裝置，如圖2所示，所述光纖傳感環(huán)圈 繞制裝置包括：圖1所示的光纖自動纏繞機100和石英圓環(huán)柱體200。所述麻花式傳感光 纖112人工纏繞至石英圓環(huán)柱體上形成全光纖電流互感器傳感環(huán)圈。
[0043] 本實用新型的目的在于提供一種通過光纖自動纏繞機、膨脹系數(shù)極低的石英材料 制成的圓環(huán)柱體和低線性雙折射光纖組成的一種光纖電流互感器用光纖傳感環(huán)圈繞制裝 置，以此實現(xiàn)高靈敏度、低線性雙折射和高可靠性的全光纖電流互感器傳感環(huán)圈。
[0044] 本實用新型主要主要過程如下：低線性雙折射光纖通過自制纏繞機以1Hz的頻率 旋轉(zhuǎn)、輸出成為繞光纖軸線自旋轉(zhuǎn)的自制旋轉(zhuǎn)光纖，再通過支架旋轉(zhuǎn)圓環(huán)柱體，使自制旋轉(zhuǎn) 光纖（即麻花式傳感光纖）均勻地纏繞到石英圓環(huán)柱體上去，最后用專用低折射率膠水固 定，從而實現(xiàn)全光纖電流互感器的傳感環(huán)圈的繞制。
[0045] 本實用新型通過光纖自動纏繞機、膨脹系數(shù)極低的石英材料制成的圓環(huán)柱體和低 線性雙折射光纖等核心部件實現(xiàn)全光纖電流互感器傳感環(huán)圈的繞制裝置，該繞制裝置的工 作過程包括以下步驟：
[0046] 步驟1 :低線性雙折射光纖通過光纖自動纏繞機以1Hz的頻率旋轉(zhuǎn)、輸出成為繞光 纖軸線自旋轉(zhuǎn)的自制旋轉(zhuǎn)光纖。
[0047] 步驟2 :通過支架旋轉(zhuǎn)圓環(huán)柱體，自制旋轉(zhuǎn)光纖均勻地纏繞到圓環(huán)柱體上去，最后 通過專用低折射率膠水固定。
[0048] 本實用新型運用自制旋轉(zhuǎn)光纖、圓環(huán)柱體和自制纏繞機螺旋繞制傳感環(huán)圈，能夠 避免傳統(tǒng)單純使用旋轉(zhuǎn)光纖和柱面旋轉(zhuǎn)繞制傳感環(huán)圈的缺陷，提高全光纖電流互感器的測 量精度和可靠性，減小線雙折射和環(huán)境溫度影響。本實用新型是目前實現(xiàn)全光纖電流互感 器傳感環(huán)圈的優(yōu)良方案。
[0049] 以上便是通過自制旋轉(zhuǎn)光纖、圓環(huán)柱體和自制纏繞機等核心部件實現(xiàn)光纖電流互 感器用光纖傳感環(huán)圈繞制裝置。從實現(xiàn)機制和流程來看，整個過程簡單、可靠性強，通過旋 轉(zhuǎn)光纖和圓環(huán)面螺旋繞制方法，避免傳統(tǒng)單純使用旋轉(zhuǎn)光纖和柱面旋轉(zhuǎn)繞制傳感環(huán)圈的缺 陷，提高全光纖電流互感器的測量精度和可靠性，減小線雙折射和環(huán)境溫度影響，是目前實 現(xiàn)全光纖電流互感器傳感環(huán)圈的優(yōu)良方案。
[0050] 圓環(huán)面螺旋繞制的傳感環(huán)圈是通過幾何形狀上的扭轉(zhuǎn)來引入圓雙折射的，因此它 不容易隨溫度變化而變化，并且在長時間的實驗中表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性。這種繞法與現(xiàn)有 技術(shù)中的兩種繞法相比，在環(huán)圈的敏感度和穩(wěn)定性方面表現(xiàn)良好，因此本實用新型選用了 這種繞法，并且為了減小環(huán)形骨架在熱脹冷縮時對傳感光纖產(chǎn)生的影響，采用了膨脹系數(shù) 極低的石英材料來制作骨架。
[0051] 本實用新型吸取了旋轉(zhuǎn)光纖（即麻花式傳感光纖）的高敏感度和圓環(huán)面螺旋繞制 的低線性雙折射、高環(huán)境適應(yīng)性的優(yōu)點，選用膨脹系數(shù)極低的石英材料作為低雙折射光纖 的纏繞圓環(huán)柱體，繞制成高靈敏度、低線性雙折射和高可靠性的全光纖電流互感器傳感環(huán) 圈。
[0052] 綜上所述，本實用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價 值。
[0053] 上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新 型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行 修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精 神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1. 一種光纖自動纏繞機，其特征在于，所述光纖自動纏繞機包括： 原始光纖盤，纏繞有傳感光纖； 控制電路，提供步進脈沖； 步進電機，與所述控制電路相連，在步進脈沖的驅(qū)動下提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動； 橫軸，與步進電機相連，在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動控制下自轉(zhuǎn)，同時帶動所述傳感光纖擰成麻花 式傳感光纖； 導(dǎo)向輪，與步進電機相連，在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動控制下旋轉(zhuǎn)，同時帶動所述麻花式傳感光纖 輸出到光纖自動纏繞機外部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖自動纏繞機，其特征在于：所述傳感光纖為低線性雙折 射光纖。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖自動纏繞機，其特征在于：所述步進電機的驅(qū)動頻率為 1Hz。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖自動纏繞機，其特征在于：所述原始光纖盤的中心軸與 所述橫軸的中心軸垂直。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖自動纏繞機，其特征在于：所述導(dǎo)向輪的中心切線與所 述橫軸的中心軸在同一條直線上。
6. -種光纖傳感環(huán)圈繞制裝置，其特征在于，所述光纖傳感環(huán)圈繞制裝置包括：光纖 自動纏繞機和石英圓環(huán)柱體；所述光纖自動纏繞機包括： 原始光纖盤，纏繞有傳感光纖； 控制電路，提供步進脈沖； 步進電機，與所述控制電路相連，在步進脈沖的驅(qū)動下提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動； 橫軸，與步進電機相連，在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動控制下自轉(zhuǎn)，同時帶動所述傳感光纖擰成麻花 式傳感光纖； 導(dǎo)向輪，與步進電機相連，在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動控制下旋轉(zhuǎn)，同時帶動所述麻花式傳感光纖 輸出到光纖自動纏繞機外部； 所述麻花式傳感光纖人工纏繞至石英圓環(huán)柱體上形成全光纖電流互感器傳感環(huán)圈。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光纖傳感環(huán)圈繞制裝置，其特征在于：所述傳感光纖為低線 性雙折射光纖。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光纖傳感環(huán)圈繞制裝置，其特征在于：所述步進電機的驅(qū)動 頻率為1Hz。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光纖傳感環(huán)圈繞制裝置，其特征在于：所述原始光纖盤的中 心軸與所述橫軸的中心軸垂直。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光纖傳感環(huán)圈繞制裝置，其特征在于：所述導(dǎo)向輪的中心切 線與所述橫軸的中心軸在同一條直線上。
【文檔編號】G01R3/00GK203894308SQ201420275634
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】陽海銀 申請人:深圳市方隅光電科技有限公司