本发明专利技术公开了一种消减温度影响的弹簧型光纤传感装置，包括供信号光纤穿过的曲线形测试通道、与信号光纤相接的测试单元和与测试单元相接的处理单元；曲线形测试通道包括外部壳体、弹簧以及分别连续布设在弹簧的弹簧丝的上表面和下表面上的多组下变形齿和多组上变形齿，多组下变形齿和多组上变形齿之间呈交错布设且二者的头部间形成供一个或多个信号光纤穿过的曲线形通道；外部壳体包括外层壳体和能随温度变化发生伸缩变形且变形量与外层壳体的变形量相抵消的内层壳体。本发明专利技术结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，能有效消除或减少温度对测量精度的影响，具有广阔的市场应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光纤传感
，尤其是涉及一种消减温度影响的弹簧型光纤传感直O
技术介绍
除了专门用于测试温度参数的传感器外，温度参数的影响都是传感器走向实际应用必须考虑的问题之一，而且精度越高的传感器越是重视温度参数的影响。现如今，消减传感器温度影响的方法很多，大致可分为两类从传感器的结构上来消减温度的影响和从数据处理上来补偿温度的干扰。其中，后者需要温度传感器来补偿，若被补偿的传感器一致性较差那就需要分别标定补偿，实际操作起来很麻烦；而前者需要适宜且精巧的结构补偿，因而使传感器结构上趋于复杂，但在后续数据处理时较简单。综上，上述两种消减传感器温度影响的方法各有千秋，在实际使用中都有大量的应用，选择哪种方法主要与使用的条件和传感器的类型密切相关。光纤传感器相对于传统传感器具有诸多优点，其中精度高是其主要优点之一，如现有的锯齿平板式光纤微弯传感器，其可探测的两个锯齿板之间距离变化的精度在0.1纳米级别上，则不需要的膨胀系数势必会影响测试结果，因而温度补偿就是需重点考虑的问题之一。如图1所示，在光纤光栅传感器中，桥式温度补偿是一种典型的常用方法之一，基板二 2和基板三3均采用膨胀系数为α 2的材料制成，基板一 1采用膨胀系数为α 的材料制成，基板二 2和基板三3并排设置且二者分别通过固定支点一 11固定于基板一 1上，光纤光栅9的两端通过固定支点二 12分别固定在基板二 2和基板三3上，实际使用过程中要使光纤光栅9的长度在温度变化时保持不变，则需满足公式α工X L1X Δ T- α 2 X (L2+L3) X Δ T =0(1-1)，式(1-1)中1^2和L3分别为基板二 2和基板三3的长度，Δ T为变化的温度量山为基板一 1的长度；对式(1-1)进行简单变换得α 2 = α义 (1_2)，则基板二 2和基板三3的膨胀系数α 2与基板一 1的膨胀系数α 满足(1-2)式时，可基本消减光纤光栅9受温度的影响。实际使用过程中，基板二 2和基板三3也可以选用不同膨胀系数的材料，这样只是使公式(1-1)和(1-2)略微复杂一点，其温度补偿原理是一样的。结合图2和图4，现有弹簧型光纤传感装置是一种基于光纤弯曲损耗的高精度光纤传感装置，其基本结构是一个由弹簧丝构成的多圈形弹簧4，在弹簧丝的上表面和下表面上纵向布设有多个变形齿，相邻两圈弹簧丝中的上弹簧丝的下表面上布设有的上变形齿 4-2且下弹簧丝的上表面上布设有的下变形齿4-1，上变形齿4-2和下变形齿4-1呈交错对应布设且二者间夹有信号光纤6，弹簧4的两端受应力F作用时其两端位置改变，并导致弹簧4中相邻两圈弹簧丝之间的距离改变，从而使相邻两圈弹簧丝中的上变形齿4-2和下变形齿4-1之间的位置改变，相应使夹在上变形齿4-2和下变形齿4-1之间的信号光纤6 的弯曲曲率改变并导致信号光纤6中传输的光信号的功率变化，信号光纤6通过延长光纤 8与测试单元5连接，实际使用过程中，上述弹簧型光纤传感装置在温度变化时对测试非温度参数的测试精度会有较大的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种消减温度影响的弹簧型光纤传感装置，其结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，能有效消除或减少温度对测量精度的影响，具有广阔的市场应用前景。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是一种消减温度影响的弹簧型光纤传感装置，其特征在于包括供信号光纤穿过的曲线形测试通道、与信号光纤相接且对信号光纤中的光信号功率变化量进行同步测试的测试单元和与测试单元相接且对测试单元的测试结果进行分析处理的处理单元；所述曲线形测试通道包括外部壳体、在端部所施加外应力F的作用下能发生变形并相应压弯信号光纤且呈竖直向布设的弹簧以及分别连续布设在弹簧的弹簧丝的上表面和下表面上的多组下变形齿和多组上变形齿，每一组下变形齿均包括一个下变形齿或并排布设的多个下变形齿，每一组上变形齿均包括一个上变形齿或并排布设的多个上变形齿，多组下变形齿和多组上变形齿之间呈交错布设且二者的头部间形成供一个或多个信号光纤穿过的曲线形通道，下变形齿和上变形齿对应布设在信号光纤上下两侧；所述外部壳体包括能随温度变化发生伸缩变形的外层壳体和能随温度变化发生伸缩变形且变形量与外层壳体的变形量相抵消的内层壳体，所述内层壳体包括分别布设在外层壳体内部上下两侧的上内层壳体和下内层壳体，弹簧布设在外层壳体内部且其卡装于上内层壳体和下内层壳体之间，上内层壳体和下内层壳体的长度相同。上述一种消减温度影响的弹簧型光纤传感装置，其特征是所述下变形齿和上变形齿均由能随温度变化发生伸缩变形的热变形材料、磁致伸缩材料、电致伸缩材料或能吸收被监测对象并相应发生伸缩变形的材料制成，所述外层壳体上设置有多个透气孔。上述一种消减温度影响的弹簧型光纤传感装置，其特征是所述下变形齿和上变形齿的外部均设置有一层或多层由能随温度变化发生伸缩变形的热变形材料、磁致伸缩材料、电致伸缩材料或能吸收被监测对象并相应发生伸缩变形的材料制成的伸缩变形层，所述外层壳体上设置有多个透气孔。上述一种消减温度影响的弹簧型光纤传感装置，其特征是所述信号光纤的外部设置有一层或多层由能随温度变化发生伸缩变形的热变形材料、磁致伸缩材料、电致伸缩材料或能吸收被监测对象并相应发生伸缩变形的材料制成的伸缩变形层。上述一种消减温度影响的弹簧型光纤传感装置，其特征是所述曲线形测试通道中外层壳体、上内层壳体、下内层壳体、弹簧、下变形齿、上变形齿和信号光纤的膨胀系数满足公式α 外 XL 外 X Δ τ-α 内 X (L1 内+L2 内)X Δ Τ—α 丝 XH 丝 XMX Δ Τ—α 齿 X (L1 齿+L2 齿)ΧΝΧΔΤ-α纤Xd纤ΧΔΤ = 0，式中α夕卜为外层壳体所用材料的膨胀系数，L外为外层壳体的长度，α #为上内层壳体和下内层壳体所用材料的膨胀系数，Llrt和L2rt分别为上内层壳体和下内层壳体的长度，α μ为弹簧所用材料的膨胀系数，Hm为弹簧中弹簧丝的厚度，M为弹簧中弹簧丝的层数，α s为下变形齿和上变形齿所用材料的膨胀系数，Lis和L2s分别为下变形齿和上变形齿的高度，N为下变形齿和上变形齿的层数，α纟〒为信号光纤所用材料的膨胀系数，为信号光纤的直径，ΔΤ为温度变化量。上述一种消减温度影响的弹簧型光纤传感装置，其特征是所述信号光纤的一端 设置有光反射装置。上述一种消减温度影响的弹簧型光纤传感装置，其特征是所述信号光纤为外部 包有多层光纤保护层的光纤。上述一种消减温度影响的弹簧型光纤传感装置，其特征是所述弹簧为螺旋状弹簧。上述一种消减温度影响的弹簧型光纤传感装置，其特征是多组所述下变形齿中 相邻两组下变形齿之间的间距自所述外部壳体一端至另一端逐渐增大或逐渐减小，多组所 述上变形齿中相邻两组上变形齿之间的间距自所述外部壳体一端至另一端逐渐增大或逐 渐减小。上述一种消减温度影响的弹簧型光纤传感装置，其特征是所述弹簧的上下两端 部分别安装在基板四和基板五上，基板四和基板五分别通过调整螺杆固定安装在上内层壳 体和下内层壳体上，且调整螺杆与上内层壳体和下内层壳体之间均与螺纹方式进行连接。本专利技术与现有技术相比具有以下优点1、结构简单、设计合理且加本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜兵，
申请(专利权)人：西安金和光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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