基于异质光纤的压力传感器及压力传感装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于异质光纤的压力传感器及压力传感装置。本发明专利技术中压力传感器采用纯SiO2光纤作为异质光纤的芯层；采用折射率低于纯SiO2的塑料涂敷在纯SiO2光纤上作为异质光纤的外包层；纯SiO2和塑料界面构成全反射。压力传感装置采用光学时域反射技术进行检测，包括上述异质光纤，脉冲激光发射机，光电探测器和数据处理控制电路；激光发射器机发射脉冲光到光纤内，脉冲光在异质光纤内传输，传输时会产生散射，光电探测器在脉冲光入射端测得后向散射光信号，并传输给数据处理控制电路处理。本发明专利技术的异质光纤不仅保护了裸光纤，使其更加适合应用于工程中，而且其结构简单、成本低廉。

Pressure sensor and pressure sensing device based on heterogeneous optical fiber

The invention discloses a pressure sensor based on a heterogeneous optical fiber and a pressure sensing device. The pressure sensor of the invention adopts pure SiO2 fiber as the core layer heterogeneous fiber; with a refractive index lower than that of pure SiO2 coating plastic cladding fiber as heterogeneous in pure SiO2 fiber; pure SiO2 and plastic interface constitute the total reflection. The pressure sensing device using optical time domain reflectometry were detected, including the heterogeneous fiber, pulse laser transmitter, photoelectric detector and data processing control circuit; the laser transmitter emits pulses of light to the optical fiber machine, optical pulse transmission in heterogeneous optical fiber. The transmission will produce scattering, photoelectric detector in the pulse light incidence end of the measured backscattering the optical signal, and transmitted to the data processing control circuit. The heterogeneous optical fiber of the invention not only protects the bare optical fiber, but also makes it more suitable for application in engineering, and has simple structure and low cost.

【技术实现步骤摘要】
基于异质光纤的压力传感器及压力传感装置
本专利技术涉及光纤传感
，具体为一种基于异质光纤的压力传感器及压力传感装置。
技术介绍
光纤传感技术是光学领域最为重要的传感技术之一，已经被广泛应用于建筑、机械、高铁、桥梁、国防工业等领域。光纤传感器具有抗电磁干扰能力和耐腐蚀性,因而极适合用作桥梁等处于露天、恶劣环境下的大型土木工程结构的长期监测。以桥梁监测为例，采用光纤传感器，光纤既可以传递光源又可以传递测量信号,还可多路复用。解决了一般传感系统采用电缆来传递和输出信号，电缆数量大、重量大的问题。普通光纤的主要成分是SiO2，纤细、脆弱、抗剪能力差，无法直接将其作为传感器应用于土木工程的施工中，如混凝土的浇注、钢结构的吊装等以及恶劣的环境等。因此，在裸光纤的基础上，需要对其进行封装等二次处理，使其更好的应用于工程中。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术的不足，提供一种基于异质光纤的压力传感器及压力传感装置。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于异质光纤的压力传感器，采用纯SiO2光纤作为异质光纤的芯层；采用折射率低于纯SiO2的塑料涂敷在纯SiO2光纤上作为异质光纤的外包层；纯SiO2和塑料界面构成全反射，光主要能量在纯SiO2传播，部分能量在塑料层传播。进一步说，所述的纯SiO2光纤的直径为10-200微米。进一步说，涂敷的塑料厚度为100-500微米。一种基于异质光纤的压力传感装置，采用光学时域反射技术进行检测，包括异质光纤，脉冲激光发射机，光电探测器和数据处理控制电路，其特征在于：所述的异质光纤采用纯SiO2光纤作为异质光纤的芯层；采用折射率低于纯SiO2的塑料涂敷在纯SiO2光纤上作为异质光纤的外包层；所述的激光发射器机发射脉冲光到光纤内，脉冲光在异质光纤内传输，传输时会产生散射，光电探测器在脉冲光入射端测得后向散射光信号，并传输给数据处理控制电路处理；当监测体正常时，接收到的光信号强弱随时间呈指数衰减；当出现监测体受到碰撞或产生裂缝时，异质光纤受到压力，接收到的光信号强度在某个时间点产生极大的衰减，通过衰减程度来确定压力强弱。本专利技术的有益效果如下：光纤压力传感器具有质量轻、信息量大、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点，易于分布埋入结构和构成网络，适合工程监测。异质光纤不仅保护了裸光纤，使其更加适合应用于工程中，而且其结构简单、成本低廉。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步说明。本专利技术中的传感器采用纯SiO2光纤作为异质光纤的芯层，直径为10-200微米；采用折射率低于纯SiO2的塑料涂敷在纯SiO2光纤上作为异质光纤的外包层，其厚度为100-500微米；异质光纤的导光原理：纯SiO2和塑料界面构成全反射，光主要能量在纯SiO2传播，部分能量在塑料层传播。以异质光纤作为压力传感器，异质光纤的纤芯与塑料包层的折射率不同。对于现存的工程结构，将异质光纤用胶粘贴在需要检测的结构上；对于在建或者将要兴建的工程，在混凝土结构的施工过程中，在需要进行监测的结构上埋入异质光纤，然后进行浇筑。传感技术方案：分布式传感，具体包括分布式光纤压力传感器，脉冲激光发射机，光电探测器，数据处理控制电路。分布式光纤压力传感器的异质光纤既是传输介质又是传感元件，异质光纤上任意一点都是一个压力传感器单元，异质光纤上任意空间和时间变化的分布信息都能测量。采用OTDR(光学时域反射技术)进行检测。激光发射器机发射脉冲光到光纤内，脉冲光在异质光纤内传输，传输时会产生散射，光电探测器在脉冲光入射端测得后向散射光信号，并传输给数据处理控制电路处理。当监测体正常时，接收到的光信号强弱随时间呈指数衰减；当出现监测体受到碰撞、产生裂缝等情况时，异质光纤受到压力，接收到的光信号强度在某个时间点有极大的衰减，通过衰减程度来确定压力强弱。从发射信号到返回信号所用的时间，再确定光在异质光纤中的速度，就可以计算出距离即位置为：d＝(c×t)/2neff其中，neff为异质光纤的有效折射率，c为真空光速，t是信号发射后到接收到信号(双程)的总时间(两值相乘除以2后就是单程的距离)。实施例，见图1：一种基于异质光纤的压力传感装置包括脉冲激光发射机1，分布式光纤压力传感器2，光电探测器3和数据处理控制电路4，见图1。脉冲激光发射器机1发射脉冲光入射到分布式光纤压力传感器2内，发生碰撞时，碰撞点5处的光纤受到应力，后向散射光发生变化。光电探测器3在激光入射端测光纤中的后向散射光，将信号传输给数据处理控制电路4。数据处理控制电路4得到后向散射光光强随时间的变化曲线(正常时曲线呈指数衰减)。在碰撞点5对应的时间点处，光强发生突变，根据光强的变化情况，分析受到的碰撞的强弱，并且根据时间点计算出发生碰撞的位置。数据处理控制电路4同时连接脉冲激光发射机1，可以根据接收的光信号对脉冲光进行调整。上述描述中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施方案仅仅是对本专利技术的优选实施例进行描述，并非对本专利技术的构思和范围进行限定，在不脱离本专利技术设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本专利技术的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于异质光纤的压力传感器，其特征在于：采用纯SiO2光纤作为异质光纤的芯层；采用折射率低于纯SiO2的塑料涂敷在纯SiO2光纤上作为异质光纤的外包层；纯SiO2和塑料界面构成全反射，光主要能量在纯SiO2传播，部分能量在塑料层传播。

【技术特征摘要】
1.基于异质光纤的压力传感器，其特征在于：采用纯SiO2光纤作为异质光纤的芯层；采用折射率低于纯SiO2的塑料涂敷在纯SiO2光纤上作为异质光纤的外包层；纯SiO2和塑料界面构成全反射，光主要能量在纯SiO2传播，部分能量在塑料层传播。2.根据权利要求1所述的基于异质光纤的压力传感器，其特征在于：所述的纯SiO2光纤的直径为10-200微米。3.根据权利要求1所述的基于异质光纤的压力传感器，其特征在于：涂敷的塑料厚度为100-500微米。4.基于异质光纤的压力传感装置，采用光学时域反射技术进行检测，包括异质光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈达如，张徐亮，何赛灵，
申请(专利权)人：苏州至禅光纤传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32