一种弹性光纤传感元件及其制备方法、光纤传感器及其应用技术

本发明专利技术属于传感器技术领域，具体涉及一种弹性光纤传感元件及其制备方法、光纤传感器及其应用。本发明专利技术提供的弹性光纤传感元件，包括弹性体和嵌入所述弹性体中光纤，所述光纤的两端穿出所述弹性体；所述光纤包括传光光纤和感光光纤；所述传光光纤和感光光纤间隔平行分布。本发明专利技术将传光光纤和感光光纤固定于弹性体中，提高了光纤在待检测物中位置和形状的稳定性，从而提高了光纤传感器检测效果的稳定性。从而提高了光纤传感器检测效果的稳定性。从而提高了光纤传感器检测效果的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种弹性光纤传感元件及其制备方法、光纤传感器及其应用


[0001]本专利技术属于传感器
，具体涉及一种弹性光纤传感元件及其制备方法、光纤传感器及其应用。

技术介绍

[0002]由于光纤传感器具有灵活、柔软、可穿戴的优点而备受关注。光纤传感器与传统的传感器相比具有径细、质软、重量轻等机械性能。光纤传感器的工作原理是光源经过入射光纤送入调制区，光在调制区内与外界被测参数相互作用，使光的光学性质(如强度、波长、频率、相位、偏正态等)发生变化而成为被调制的信号光，再经出射光纤送入光探测器、解调器而获得被测参数。
[0003]目前，光纤传感器的柔性基底多以编织、缝合的方式与织物结合，织物的弹性变化会改变光纤的形态、位移，输出不同的传输功率/电压，从而得到测量参数。张美玲等人专利技术的基于光纤发光感光机理的呼吸编织织物；张诚等人专利技术了用于脉搏和血氧饱和的光纤编织织物；A Arifin等人将聚合物光纤以直线、正弦曲线和螺旋曲线三种形态缝合在人体贴身服装中通过光纤的宏观弯曲监测呼吸引起的腹部变化；W Zheng等人设计了四环织物光纤应变传感器，缝合到弹性腰带中通过光纤宏观弯曲测量人体的围度变化。但，由于光纤具有径细、可绕曲的特点，光纤编织或缝合在织物中无法保证光纤放置位置和形状的相对稳定性，也就不能控制光纤传感器检测效果的稳定性。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种弹性光纤传感元件及其制备方法、光纤传感器及其应用，本专利技术提供的传感元件中的传光光纤和感光光纤固定于弹性体中，光纤传感元件在使用过程中使光纤具有良好的位置和形状的稳定性提高了光纤传感器检测效果的稳定性。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种弹性光纤传感元件，包括弹性体和嵌入所述弹性体中光纤，所述光纤的两端穿出所述弹性体；所述光纤包括传光光纤和感光光纤；所述传光光纤和感光光纤间隔平行分布。
[0006]优选的，相邻光纤的间距为0.5～1.5mm。
[0007]优选的，所述光纤的直径为500μm、750μm或1000μm。
[0008]优选的，所述弹性体包括热塑性聚氨酯、聚二甲基硅氧烷或环氧树脂；
[0009]所述弹性体的厚度比光纤的直径大200～400μm。
[0010]本专利技术还提供了上述技术方案所述弹性光纤传感元件的制备方法，包括以下步骤：
[0011]将传光光纤和感光光纤间隔置于金属模具的凹槽中；所述金属模具的凹槽平行分布；
[0012]将第一弹性体薄膜和置于金属模具的凹槽中的传光光纤和感光光纤进行第一结合，所述传光光纤和感光光纤部分嵌入第一弹性体薄膜中，得到初级弹性光纤传感元件；
[0013]将所述初级弹性光纤传感元件嵌入传光光纤和感光光纤一侧和第二弹性体薄膜进行第二结合，得到所述弹性光纤传感元件。
[0014]优选的，所述模具中凹槽的间距为0.5～1.5mm；所述模具中凹槽的深度为对应传光光纤和感光光纤的半径。
[0015]优选的，所述第一结合和第二结合的方式独立的包括压烫。
[0016]优选的，所述第一结合的方式为压烫时，所述压烫的温度为120～130℃，所述压烫的时间为5～10s；
[0017]所述第二结合的方式为压烫时，所述压烫的温度为120～130℃，所述压烫的时间为20～30s。
[0018]本专利技术还提供了一种光纤传感器，包括弹性光纤传感元件，通过裸纤适配器与所述弹性光纤传感元件中发光光纤两端连接的光源，通过裸纤适配器与所述弹性光纤传感元件中感光光纤两端连接的光探测器；
[0019]所述光探测器与光功率计软件连接；
[0020]所述弹性光纤传感元件为上述技术方案所述弹性光纤传感元件或上述技术方案所述制备方法制备得到的弹性光纤传感元件。
[0021]本专利技术还提供了上述技术方案所述光纤传感器在织物中的应用。
[0022]本专利技术提供了一种弹性光纤传感元件，包括弹性体和嵌入弹性体中光纤，所述光纤的两端穿出所述弹性体；所述光纤包括传光光纤和感光光纤；所述传光光纤和感光光纤间隔平行分布。在本专利技术中，所述传光光纤和感光光纤固定于弹性体中，提高了光纤在待检测物中位置和形状的稳定性，从而提高了光纤传感器检测效果的稳定性。
[0023]本专利技术还提供了上述技术方案所述弹性光纤传感元件的制备方法，包括以下步骤：将传光光纤和感光光纤间隔置于模具的凹槽中；所述模具的凹槽平行分布；将第一弹性体薄膜和置于模具的凹槽中的传光光纤和感光光纤进行第一结合，所述传光光纤和感光光纤部分嵌入第一弹性体薄膜中，得到初级弹性光纤传感元件；将所述初级弹性光纤传感元件嵌入传光光纤和感光光纤一侧和第二弹性体薄膜进行第二结合，得到所述弹性光纤传感元件。本专利技术提供的方法简单易操作，利于工业化生产。
附图说明
[0024]图1为制备光纤传感元件的流程示意图；
[0025]图2为实施例1中将光纤放置于模具凹槽中的示意图；
[0026]图3为实施例1中对平铺于模具放置光纤一侧表面的热塑性弹性体薄膜进行压烫的示意图；
[0027]图4为实施例1中对平铺于初级弹性传感元件嵌入光纤一侧表面的热塑性弹性体薄膜进行压烫的示意图；
[0028]图5为利用实施例1制备得到的弹性光纤传感元件制备得到的光纤传感器检测的相对光功率和拉伸量的变化曲线图；
[0029]图6为利用实施例2制备得到的弹性光纤传感元件制备得到的光纤传感器检测的相对光功率和拉伸量的变化曲线图；
[0030]图7为利用实施例3制备得到的弹性光纤传感元件制备得到的光纤传感器检测的
相对光功率和拉伸量的变化曲线图；
[0031]图8为利用实施例1制备得到的3组弹性光纤传感元件制备得到的3组光纤传感器经过多次拉伸后检测的相对光功率和拉伸量的变化曲线图；
[0032]图9为将弹性光纤传感元件贴合于织物表面的的示意图；
[0033]图10为实施例1制备得到的光线传感器贴合织物前后拉伸量和相对光功率的变化曲线图。
具体实施方式
[0034]本专利技术提供了一种弹性光纤传感元件，包括弹性体和嵌入弹性体中光纤，所述光纤的两端穿出所述弹性体；所述光纤包括传光光纤和感光光纤；所述传光光纤和感光光纤间隔平行分布。
[0035]在本专利技术中，如果没有特殊说明所有原料采用常规市售产品即可。
[0036]在本专利技术中，所述弹性体优选包括热塑性聚氨酯、聚二甲基硅氧烷或环氧树脂，更优选为热塑性聚氨酯。
[0037]在本专利技术中，所述相邻光纤的间距优选为0.5～1.5mm，更优选为1mm。在本专利技术中，所述传光光纤和感光光纤的直径独立的优选为500μm、750μm或1000μm，更优选为500μm。在本专利技术中，发光光纤的侧面发光长度优选为1cm，感光光纤的侧面耦合长度优选为1cm。在本专利技术中，所述弹性体的厚度不低于传光光纤和感光光纤中最粗光纤的直径。在本专利技术中，所述弹性体的厚度优选比最粗光纤的直径大200～40本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弹性光纤传感元件，包括弹性体和嵌入所述弹性体中光纤，所述光纤的两端穿出所述弹性体；所述光纤包括传光光纤和感光光纤；所述传光光纤和感光光纤间隔平行分布。2.根据权利要求1所述弹性光纤传感元件，其特征在于，相邻光纤的间距为0.5～1.5mm。3.根据权利要求1或2所述弹性光纤传感元件，其特征在于，所述光纤的直径为500μm、750μm或1000μm。4.根据权利要求1所述弹性光纤传感元件，其特征在于，所述弹性体包括热塑性聚氨酯、聚二甲基硅氧烷或环氧树脂；所述弹性体的厚度比光纤的直径大200～400μm。5.权利要求1～4任一项所述弹性光纤传感元件的制备方法，包括以下步骤：将传光光纤和感光光纤间隔置于模具的凹槽中；所述模具的凹槽平行分布；将第一弹性体薄膜和置于模具的凹槽中的传光光纤和感光光纤进行第一结合，所述传光光纤和感光光纤部分嵌入第一弹性体薄膜中，得到初级弹性光纤传感元件；将所述初级弹性光纤传感元件嵌入传光光纤和感光光纤一侧和第二弹性体薄膜进行第二结合...

【专利技术属性】
技术研发人员：许君，李宜潼，张诚，周宇聪，李衡，丁家琪，李婷，
申请(专利权)人：天津胜美科技有限公司，
类型：发明
国别省市：