微位移传感器用光纤探针制备方法及微位移传感器和应用技术

本发明专利技术公开了微位移传感器用光纤探针制备方法及微位移传感器和应用，将端部切平的光纤垂直浸入混合材料溶液中，然后将浸润后的光纤取出使其端面与水平面平行，将光纤另一端通过光纤准直器连接光源，打开光源使光纤的输出功率为0.1uw‑5uw，持续时间为1s‑16s，利用光纤光源由内之外扩散减弱同时长度方向减弱使光纤端部形成锥结构，最后通过腐蚀得到光纤探针结构，本发明专利技术方法简单，基于制备得到的光纤探针结构的双光纤探针微位移传感器，利用光纤尖端结构光谱敏感性，能够实现微位移的精准检测，采用光纤结构灵敏度高、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、防爆、结构简单、体积小、重量轻，可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境，结构简单且成本低。

【技术实现步骤摘要】
微位移传感器用光纤探针制备方法及微位移传感器和应用
本专利技术属于光纤传感器
，具体涉及微位移传感器用光纤探针制备方法及微位移传感器和应用。
技术介绍
当前，随着制造技术的不断发展，高精密设备等的应用越来越广泛，同时也对高精密设备的微位移等检测手段提出了挑战，尤其是在强电磁干扰等环境下，受空间、安装等因素的影响，如何进行高效、准确的微位移检测，实现实时监测高精密设备的位移数据具有重要意义。目前微位移传感测量的主要方法有压电陶瓷、光栅成像等方法，但普遍存在检测精度不高、成本高等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供微位移传感器用光纤探针制备方法及微位移传感器和应用，以克服现有技术的不足。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于微位移传感器的光纤探针制备方法，包括以下步骤：步骤1)、将光纤端部切平垂直浸入混合材料溶液中，使光纤端部平面与水平面平行；步骤2)、将浸润后的光纤取出使其端面与水平面平行，将光纤另一端通过光纤准直器连接光源，打开光源使光纤的输出功率为0.1uw-5uw，持续时间为1s-16s，制得端部为锥结构的光纤；步骤3)、然后对光纤锥结构一端除杂处理；步骤4)、将除杂处理后的光纤锥结构一端通过腐蚀得到光纤探针结构。进一步的，去除光纤表面涂覆层，然后使用切割机切割光纤使其端面平齐，然后对光纤端部切平一端除污清洗，然后将除污清洗的光纤在混合材料溶液中浸润。进一步的，所述混合材料溶液按质量百分比包括：伊红Y二钠盐：0.5％-2％，N-甲基二乙醇胺：8.0％-16％和季戊四醇三丙烯酸酯：91.5％-82％。进一步的，步骤3)中，将光纤的锥结构一端浸润在无水乙醇b中，生成的锥结构表面的其他剩余材料杂质会溶于无水乙醇中，去除杂质后静置光纤，直至无水乙醇全部挥发，完成光纤端部去杂。进一步的，其中用于腐蚀的腐蚀溶液为氢氟酸溶液。进一步的，氢氟酸溶液浓度为15％-75％。一种光纤探针结构的双光纤探针微位移传感器，包括两个基于权利要求1制备得到的光纤探针，两个光纤探针分别固定于两个待测设备上，两个光纤探针的尖端相对设置且两个光纤探针的尖端在同一直线上，其中一个光纤探针的另一端连接有宽带光源，另一个光纤探针的另一端连接有宽光谱仪。进一步的，两个光纤探针的尖端距离为0um-6um。一种双光纤探针的微位移传感器的微位移检测方法，包括以下步骤：将两个光纤探针分别固定于两个待测设备上，使两个光纤探针的尖端相对设置且两个光纤探针的尖端在同一直线上，其中一个光纤探针的另一端连接宽带光源，另一个光纤探针的另一端连接有宽光谱仪，打开宽带光源，通过光谱仪记录光谱变化图，完成两个待测设备的微位移检测。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术一种用于微位移传感器的光纤探针制备方法，将端部切平的光纤垂直浸入混合材料溶液中，然后将浸润后的光纤取出使其端面与水平面平行，将光纤另一端通过光纤准直器连接光源，打开光源使光纤的输出功率为0.1uw-5uw，持续时间为1s-16s，利用光纤光源由内之外扩散减弱同时长度方向减弱使光纤端部形成锥结构，制得端部为锥结构的光纤；最后通过腐蚀得到光纤探针结构，本专利技术方法简单，基于制备得到的光纤探针结构的双光纤探针微位移传感器，利用光纤尖端结构光谱敏感性，能够实现微位移的精准检测，采用光纤结构灵敏度高、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、防爆、结构简单、体积小、重量轻，可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境，结构简单且成本低。本专利技术一种双光纤探针的微位移传感器的微位移检测方法，将两个光纤探针分别固定于两个待测设备上，使两个光纤探针的尖端相对设置且两个光纤探针的尖端在同一直线上，其中一个光纤探针的另一端连接宽带光源，另一个光纤探针的另一端连接有宽光谱仪，打开宽带光源，通过光谱仪记录光谱变化图，方法简单，检测精度高。附图说明图1为本专利技术光纤探针制备结构变化图。图2为光纤探针的制备流程图。图3为本专利技术双光纤探针的微位移传感器的微位移检测结构示意图。其中，A、端部为锥结构的光纤；B、光纤探针结构；a、混合材料溶液；b、无水乙醇；c、二甲苯；d、氢氟酸溶液；1、光纤；2、光纤准直器；3、光功率衰减片；4、光源；5、光谱仪；6、宽带光源。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：一种用于微位移传感器的光纤探针制备方法，包括以下步骤：步骤1)、将光纤端部切平垂直浸入混合材料溶液a中，使光纤端部平面与水平面平行；具体的，去除光纤表面涂覆层，然后使用切割机切割光纤使其端面平齐，然后对光纤端部切平一端除污清洗，然后将除污清洗的光纤在混合材料溶液中浸润；所述混合材料溶液按质量百分比包括以下成分：伊红Y二钠盐：0.5％-2％，N-甲基二乙醇胺：8.0％-16％和季戊四醇三丙烯酸酯：91.5％-82％。步骤2)、将浸润后的光纤取出使其端面与水平面平行，将光纤另一端通过光纤准直器连接光源，打开光源使光纤的输出功率为0.1uw-5uw，持续时间为1s-16s，制得端部为锥结构的光纤A；利用光源对粘于光纤端部的混合材料溶液固化形成锥结构；步骤3)、然后将光纤的锥结构一端浸润在无水乙醇b中，生成的锥结构表面的其他剩余材料杂质会溶于无水乙醇中，去除杂质后静置光纤，直至无水乙醇全部挥发，完成光纤端部去杂；步骤4)、将去杂后的光纤锥结构一端通过腐蚀得到光纤探针结构B；其中用于腐蚀的腐蚀溶液为氢氟酸溶液，为氢氟酸溶液浓度为15％-75％；将去杂后的光纤锥结构一端通过腐蚀过程中，采用微位移平台移动浸入腐蚀溶液中。具体制备变化过程如图1所示，图1中B为最终得到的带有尖端结构的光纤探针结构，形成的光纤探针光纤的纤芯同轴。腐蚀过程中，将氢氟酸溶液d与二甲苯c混合，得到腐蚀混合液，二甲苯溶液因为密度低会悬浮在氢氟酸表面，从而可以防止氢氟酸挥发，保证腐蚀过程中氢氟酸浓度不会因为挥发而降低，从而通过控制腐蚀时间可以达到控制锥尖腐蚀效果的目的。一种基于上述方法制备的光纤探针结构的双光纤探针微位移传感器，包括两个一端为尖端结构的光纤探针，两个光纤探针的尖端相对设置且两个光纤探针的尖端在同一直线上，其中一个光纤探针的另一端连接有宽带光源，另一个光纤探针的另一端连接有宽光谱仪。两个光纤探针的尖端距离为0um-6um。具体工作过程为，打开宽带光源，这时光从与光源连接的光纤探针输出到与光谱仪连接的另一个光纤探针中，从而在光谱仪上显示，与光谱仪连接的光纤探针能接收到的光源是微弱的，当两个光纤探针水平距离发生变化或者纵向位移发生变化，这两种距离的变化是微小的，横向位移的变化是从0um-100um之间，纵向位移的变化范围为0um-6um之间，两种位移的变化都会引起与光谱仪连接的光纤探针收到的光信号的强弱变化，进而会引起光谱仪上的显示变化，从而达到检测横向微位移和纵向微位移的目的。...

【技术保护点】
1.一种用于微位移传感器的光纤探针制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1)、将光纤端部切平垂直浸入混合材料溶液中，使光纤端部平面与水平面平行；/n步骤2)、将浸润后的光纤取出使其端面与水平面平行，将光纤另一端通过光纤准直器连接光源，打开光源使光纤的输出功率为0.1uw-5uw，持续时间为1s-16s，制得端部为锥结构的光纤；/n步骤3)、然后对光纤锥结构一端除杂处理；/n步骤4)、将除杂处理后的光纤锥结构一端通过腐蚀得到光纤探针结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于微位移传感器的光纤探针制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)、将光纤端部切平垂直浸入混合材料溶液中，使光纤端部平面与水平面平行；
步骤2)、将浸润后的光纤取出使其端面与水平面平行，将光纤另一端通过光纤准直器连接光源，打开光源使光纤的输出功率为0.1uw-5uw，持续时间为1s-16s，制得端部为锥结构的光纤；
步骤3)、然后对光纤锥结构一端除杂处理；
步骤4)、将除杂处理后的光纤锥结构一端通过腐蚀得到光纤探针结构。


2.根据权利要求1所述的一种用于微位移传感器的光纤探针制备方法，其特征在于，去除光纤表面涂覆层，然后使用切割机切割光纤使其端面平齐，然后对光纤端部切平一端除污清洗，然后将除污清洗的光纤在混合材料溶液中浸润。


3.根据权利要求1所述的一种用于微位移传感器的光纤探针制备方法，其特征在于，所述混合材料溶液按质量百分比包括：伊红Y二钠盐：0.5％-2％，N-甲基二乙醇胺：8.0％-16％和季戊四醇三丙烯酸酯：91.5％-82％。


4.根据权利要求1所述的一种用于微位移传感器的光纤探针制备方法，其特征在于，步骤3)中，将光纤的锥结构一端浸润在无水乙醇中进行除杂，去除杂质后静置光纤，直至...

【专利技术属性】
技术研发人员：林启敬，张福政，蒋维乐，赵立波，韩枫，李磊，杨萍，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61