專利名稱：三用途塑料光纖傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所屬領(lǐng)域測量傳感器，精密機(jī)械制造與測試，光導(dǎo)纖維傳感器。
目前，國內(nèi)外已有人用反射器型光纖傳感器原理制成的位移傳感器和粗糙度測量傳感器分別測量振動位移和粗糙度。但由于這些傳感器多采用玻璃光纖和一般的結(jié)構(gòu)，成本高，測量范圍小，信噪比低，且易受外界干擾，制做工藝也較復(fù)雜。對于制成的用于測量位移的傳感器則難以很好地用于測量粗糙度等參數(shù)。
本實用新型的目的就是為了解決以上問題，所提出的一種用塑料光纖為光導(dǎo)體，依據(jù)實驗標(biāo)定曲線的特征，改變探頭套管的有效長度，用一個傳感器來進(jìn)行機(jī)械振動位移，工件表面粗糙度和離散物料流量等參數(shù)測試的一種三用途塑料光纖傳感器。
本實用新型的要點及原理本傳感器利用反射器型光纖傳感器原理，采用塑料光纖為光導(dǎo)材料，塑料光纖的直徑選用比目前一般的玻璃光纖的大。故可采用四根光纖，兩根用來發(fā)射，另外兩根用來接收。當(dāng)反射器用近似鏡面的金屬平面制成，移動距離為δ時(δ見

圖1)，標(biāo)定曲線由圖2a表示，當(dāng)反射器用同一種金屬但粗糙度不同的樣塊表面制成，對于移動不同δ，所形成的標(biāo)定曲線為圖2b所示。根據(jù)圖2a和2b所示曲線可知，曲線可分為三個區(qū)域，在0～2.7mm區(qū)域內(nèi)，線性最好，且靈敏度高，恰好可用來測量小位移振動的振幅。在2.7～2.85mm區(qū)域內(nèi)，幾乎是一個平坦的峰值區(qū)，對不同粗糙度的反射器，峰值大小不一樣，由于這個區(qū)間靈敏度低，故在此區(qū)間δ發(fā)生小的變化，不會影響測量精度。在2.85～∞區(qū)域內(nèi)當(dāng)反射器從∞遠(yuǎn)處向傳感器探頭靠近，當(dāng)接近2.85mm時，可得到較大的輸出。故可用來測量物位和離散物料流過的數(shù)量。本實用新型依據(jù)以上的原理和實驗曲線特性的分析，發(fā)明了一種用一個傳感器來對不同用途和情況下的參數(shù)進(jìn)行測量的傳感器。本傳感器包括光源1，光敏三極管2等，用塑料光纖作為光導(dǎo)體3，并用一個可使光纖束穿過的銅或鋁合金的空心園柱體4，將光纖束與空心園柱體4內(nèi)部粘在一起，并使光纖束端部與該園柱體端部在一個平面上，而形成探頭5，在探頭前端外部裝有一可沿軸向滑動的套管6，套管上裝有定位螺釘7，套管有效長度L0變化時，該傳感器具有(1)當(dāng)L0為0.5毫米時，該傳感器可用于測量機(jī)械振動位移；(δ可選在線性區(qū)的中點)(2)當(dāng)L0為2.7毫米時，該傳感器可用來檢測加工工件的表面粗糙度；(工件表面接近探頭套管的端部)(3)當(dāng)L0為2.85毫米時，該傳感器可用來計測離散物料流過的數(shù)量或定位開關(guān)。
本實用新型所用的塑料光纖是由甲基丙烯酸甲脂和有機(jī)硅樹脂等組成。
本實用新型中的空心園柱體內(nèi)部的形狀為園形，棱形或矩形。其中棱形見圖3。
本實用新型中的傳感器套管外部形狀為園形。
圖1為三用途塑料光纖傳感器結(jié)構(gòu)示意圖，其1為光源；2為光敏三極管；3為塑料光纖；4為空心園柱體；5為探頭；6為套管；7為定位螺釘。
圖2為該傳感器實驗標(biāo)定曲線，其(a)為反射器為近似鏡面時標(biāo)定曲線；(b)為不同粗糙度的樣塊為反射器時的標(biāo)定曲線；δ為相對于探頭端部的位移，v為二次儀表輸出電壓。
圖3為園柱體內(nèi)部為棱形和光纖排列的示意圖。
與原有常規(guī)的反射型的玻璃光纖傳感器相比，本傳感器信噪比高，外界干擾影響小，測量精度高，而且成本低廉。
本傳感器還可用于FMS中(柔性制造系統(tǒng))加工過程中工件質(zhì)量，機(jī)床振動、物料流的情況，刀具庫的數(shù)量，以及一些開關(guān)量的監(jiān)測等。
權(quán)利要求1.一種三用途塑料光纖傳感器，包括光源(1)、光敏三極管(2)等，其特征在于該傳感器用塑料光纖(3)作為光導(dǎo)體，并用一個可使光纖束穿過的銅或鋁合金的空心園柱體(4)，將光纖與空心園柱體內(nèi)部粘在一起，并使光纖束端部與該園柱體端部在一個平面上，而形成探頭(5)，在探頭前端外部裝有一可沿軸向滑動的套管(6)，套管上裝有定位螺釘(7)。
2.一種按照權(quán)利要求1所述的三用途塑料光纖傳感器，其特征是所述的塑料光纖是由甲基丙烯酸甲脂和有機(jī)硅樹脂等組成的。
3.一種按照權(quán)利要求1或2所述的三用途塑料光纖傳感器其特征是所述的空心園柱體內(nèi)部的形狀為園柱形，棱形或矩形。
4.一種按照權(quán)利要求1或2所述的三用途塑料光纖傳感器，其特征是所術(shù)的套管外部形狀為園形。
專利摘要本實用新型為一種三用途塑料光纖傳感器，由于以塑料光纖為光導(dǎo)材料，并采用不同長度的套管，故使其在使用時具有信噪比高，測量準(zhǔn)確度高等優(yōu)點。當(dāng)套管長度不同時，本實用新型可用來測量機(jī)械振動位移，檢測加工工件的表面粗糙度和計測物料流過的數(shù)量等本實用新型制造工藝簡單，成本低廉。
文檔編號G01D5/26GK2034267SQ88207199
公開日1989年3月15日 申請日期1988年6月14日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月14日
發(fā)明者許增樸, 顧崇銜 申請人:西安交通大學(xué)