光纤传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种光纤传感器，包括：传感器外壳；位于传感器外壳前部的分路器；与分路器光连接的光探测器，设置在传感器外壳后部的准直透镜和反射镜装置；其特点是：反射镜装置包括位于传感器外壳后端面上的反射膜，该反射膜呈柔性状态，可以在一柔性鼓膜的内侧上镀设一层反射膜而形成，也可以是一薄金属钢片，该反射膜依靠外界声波振动或压力改变准直透镜和反射镜装置之间的光程。本发明专利技术应用入射波与反射波干涉产生驻波的原理，利用光纤准直器端面与对面反射镜间Ｆ－Ｐ现象，使外界振动或压力转变为两者间距的变化，从而使光探测器探测到的光发生相应的变化，由此可应用在声光和压力传感检测上；它性能稳定精度高且结构简单体积小，因此极为实用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光纤传感
中的传感器，尤其涉及一种应用于振动测量的光纤传感器。
技术介绍
在光传感技术中，双光束干涉---驻波原理是两个频率相同，振动方向相同，而传播方向相反的单色光叠加，例如入射光与反射光叠加，会产生驻波。设入射波为E1＝acos(kz+ωt)，反射波为E′1＝acos(kz-ωt+δ)，其中反射面后的介质折射率为n2，光传播介质折射率为n1，n2＞n1，δ＝π，合波为E=2αcos(kz+δ2)cos(ωt-δ2)]]>其特点振幅与位置z有关，与时间无关，相位只与时间有关，与位置z无关。中国专利93243229利用上述双光束驻波原理，在光准直器设有一反射镜，反射镜与准直器之间是高分子材料。其原理是，当温度变化时，高分子材料折射率发生改变，反射镜与准直器间光程随之改变，根据双光束驻波原理，准直器端面的光强度发生改变，据此来探测温度变化。其缺点在于，即使温度不变，若外接光纤长度比同，前面所有价格相同，根据双光束干涉理论，探测到的光强度是不同的；即使所有结构均一致(外接光纤长度相同)，若光纤本身温度在变化，探测到的光强度也不同。因此该方案必须经过很多的进一步的处理才能实现其设想的功能；并且，它只能适合温度测量，而不能适用于压力和声波探测领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改进的光纤传感器，它能抗电磁干扰且性能稳定，并且结构简单、体积小、成本低、精度高、灵敏度高。本专利技术的目的是这样实现的一种光纤传感器，包括一传感器外壳；位于传感器外壳前部的一分路器；与分路器光连接的光探测器，设置在传感器外壳后部的准直透镜和反射镜装置；其特点是所述的设置在传感器外壳后部的反射镜装置包括位于传感器外壳后端面上的反射膜，该反射膜呈柔性状态，它依靠外界声波振动或压力改变准直透镜和反射镜装置之间的光程。在上述的光纤传感器中，其中，所述的反射镜装置的反射膜是在一柔性鼓膜的内侧上镀设一层反射膜而形成。在上述的光纤传感器中，其中，所述的反射镜装置的反射膜是一薄金属钢片。在上述的光纤传感器中，其中，所述的反射镜装置还包括一设置在传感器外壳内腔后部中的反射镜。在上述的光纤传感器中，其中，所述的设置在传感器外壳前部的分路器是一Y型分路器，其中，分路与光探测器连接，承接窄带光源，分路与光源连接，分路汇集分路和分路的光信号后送至准直透镜。在上述的光纤传感器中，其中，在所述的传感器外壳前端孔处设置密封胶，该密封胶与传感器外壳前侧端孔紧密结合；所述的反射膜与传感器外壳后侧端紧密贴合。在上述的光纤传感器中，其中，在所述的由密封胶和反射膜紧密贴合的传感器外壳的内腔呈真空状。在上述的光纤传感器中，其中，在所述的由密封胶和反射膜紧密贴合的传感器外壳的内腔呈非真空状。本专利技术光纤传感器由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术光纤温度传感器相比，具有以下的优点和积极效果1.本专利技术由于应用了入射波与反射波干涉产生驻波的原理，利用光纤准直器端面与对面的反射镜间F-P现象，使外界振动或压力转变为两者间距的变化，从而使光探测器探测到的光发生相应的变化，因此不仅精度高，并且灵敏度更高；2.本专利技术由于通过改变反射镜装置与传感器外壳的密封，就可以将本专利技术既可以应用在声光传感器方面，也可以应用在压力传感检测上； 3.本专利技术由于信息的载体为光纤，并且采用的是干涉原理，因此具备抗电磁干扰、灵敏度高的特点；4.本专利技术由于能适合压力和声波探测，并且与温度及光纤长度(准直器到光强探测器)无关，因此较好地克服现有技术存在的缺陷。5.本专利技术由于是无光源器件，内部元件小，因此结构简单、体积小，并且成本低。附图说明通过以下对本专利技术光纤传感器的若干实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本专利技术的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为图1是依据本专利技术提出的光纤传感器方案的原理结构示意图；图2是本专利技术光纤传感器第一实施例应用于声波探测的光纤传感器的结构示意图；图3是本专利技术光纤传感器第二实施例应用于压力检测的光纤传感器的结构示意图。具体实施例方式由
技术介绍
可以看出，入射波与反射波的合波E=2αcos(kz+δ2)cos(ωt-δ2)]]>的振幅A=2αcos(kz+δ2)]]>是随z变化而变化的，该z为反射镜面到光纤准直器端面的距离，如果z变化，则光强将会光纤准直器端面处光强就会发生变化。为此，本专利技术光纤传感器，应用了入射波与反射波干涉产生驻波的原理，利用光纤准直器端面与对面的反射镜间F-P(激光谐振腔)现象，使外界振动或压力转变为两者间距的变化，从而使光探测器探测到的光发生相应的变化。请参见图1所示，这是本专利技术光纤传感器方案的结构示意图。本专利技术光纤传感器，包括一传感器外壳10，位于传感器外壳10前部的一分路器20，与分路器20光连接的光探测器30(参见图2)，安置在传感器外壳10中的一准直透镜40，设置在传感器外壳10后部的反射镜装置50。其中，所述的传感器外壳10形成内腔空间，提供安置准直透镜40与反射镜装置50的部分部件的条件；所述的设置在20传感器外壳10前部的分路器20是一Y型分路器20，其中，分路21承接窄带光源，分路23汇集分路21和分路22的光信号后送至位于传感器外壳10中的准直透镜40；所述的反射镜装置50包括位于传感器外壳10后端面上的反射膜51和设置在传感器外壳10内腔后部中的反射镜52；在本专利技术中，该反射膜51呈柔性状态。本专利技术光纤传感器方案的工作原理为窄带光源从Y型分路器20的分路21进入，经分路23传入位于传感器外壳10中的准直透镜40，光束被准直透镜40准直输出后，被反射镜装置50的反射镜52反射(或被反射膜51反射)，反射光耦合进准直透镜40，输入光与反射光在准直透镜40和反射镜52中间干涉；设定无声音振动作用在反射膜51上(不工作状态)，该波长的入射光与反射光在准直透镜40与反射镜52间干涉生成驻波，且准直透镜40端面处于驻波波节；当有声波作用在反射膜51上，使反射膜51被迫振动时，准直透镜40与反射镜52的间距发生变化，准直透镜40端面的光功率作相应变化(另波节两边相位关系是相反的)，该变化可以被Y型分路器20的分路23、分路22传播出来，并被探测器30(参见图2)探测。请结合图1参见图2所示，图2是本专利技术光纤传感器第一实施例用于声波探测的光纤传感器的结构示意图。在本实施例中，设置在20传感器外壳10前部的分路器20其分路21与光探测器30连接，承接窄带光源，分路22与光源连接，该光源1310nm(纳米)光源，分路23汇集分路21和分路22的光信号后穿过传感器外壳10前部的一小孔后送至位于传感器外壳10中的准直透镜40；而设置在传感器外壳10后部的反射镜装置50采用的是反射膜51，该反射膜51是在一柔性鼓膜的内侧即面向准直透镜40一侧面上镀设一层反射膜而形成，由于反射膜51具有一柔性较好的鼓膜，因此在本实施例中，为了提高灵敏度，取消了设置在传感器外壳10内腔后部中即反射膜51前的反射镜52，而直接在柔性鼓膜上镀反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤传感器，包括：一传感器外壳（１０）；位于传感器外壳（１０）前部的一分路器（２０）；与分路器（２０）光连接的光探测器（３０），设置在传感器外壳（１０）后部的准直透镜（４０）和反射镜装置（５０）；其特征在于：所述的设置在传感器外 壳（１０）后部的反射镜装置（５０）包括位于传感器外壳（１０）后端面上的反射膜（５１），该反射膜（５１）呈柔性状态，它依靠外界声波振动或压力改变准直透镜（４０）和反射镜装置（５０）之间的光程。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张立国，
申请(专利权)人：上海乐通光通信有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]