[发明专利]可调节弯曲半径的光纤宏弯变形器

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感领域，具体涉及一种光纤宏弯变形器。 

背景技术

光纤智能结构可以应用到航空航天和民用工业等多个领域，应用前景十分广阔。但目前国内外以金属材料为基体的光纤智能结构还很少，关键的原因就是光纤传感器嵌入金属内部非常困难，金属材料成型温度很高，传感器难以经受高温的破坏。光纤高温传感器研究主要集中在特殊光栅类（如某些光纤布拉格光栅、长周期光纤光栅）和干涉计类。这些光纤光栅类高温传感器的实现需要光纤特殊的掺杂、高能量的激光器在光纤拉丝过程中写入光栅或是使用光子晶体光纤、昂贵红宝石光纤和复杂的传感解调设备。 

利用光纤弯曲损耗进行传感最大的优势是弯曲工艺简单，传感结构没有高温退化的风险，是高温传感的理想器件。目前光纤微弯传感已是较成熟的传感手段之一，但由于光纤微弯传感系统中需要外加变形器，这使它不适于埋入金属结构中。而弯曲半径在毫米级的宏弯金属化光纤，在传感系统中不需外加变形器，带一定厚度金属保护层的弯曲光纤不会变形，可直接埋入金属结构中构成高温传感器。另一方面，应用光纤宏弯损耗和弯曲半径成线性输出这一特性，可实现金属化光纤宏弯损耗微位移传感。 

因此，可调节弯曲的光纤宏弯变形器是实现金属化光纤宏弯损耗传感的前提基础。 

发明内容

本发明提供了一种可调节弯曲半径的光纤宏弯变形器，可形成最小宏弯直径为4毫米的若干个不同半径光纤宏弯传感器。 

本发明采用了下列技术方案，一种可调节弯曲半径的光纤宏弯变形器，包括阶梯圆锥宏弯结构、支撑条、容器、光纤引导器、弹性挡圈，其特征是所述阶梯圆锥宏弯结构包括圆柱部分和阶梯圆锥部分，所述圆柱部分设有支撑条插入孔，支撑条插入阶梯圆锥宏弯结构的支撑条插入孔中，支撑条架在容器上，阶梯圆锥宏弯结构的阶梯圆锥部分伸入容器内，所述容器两边的侧壁上设置光纤引导器，所述阶梯圆锥部分套装弹性挡圈。使用时，容器内盛装化学镀液，化学镀液的液面高于光纤引导器和阶梯圆锥部分，光纤穿过容器左侧的光纤引导器，然后经过阶梯，由弹性挡圈起隔挡作用，最后穿过容器右侧的光纤引导器。 

进一步，所述光纤引导器分为容器内引导器和容器外引导器，分别置于镀液容器的内外表面，引导器包有磁条的物块。为使光纤引导器紧密贴合容器侧壁，所述容器内引导器的一面为凸弧面，所述容器外引导器的一面为凹弧面。 

本发明的有益效果是：阶梯圆锥宏弯结构可实现金属化光纤形成弯曲直径≥4mm宏弯光纤传感器；弹性挡圈防止宏弯光纤滑动；支撑条固定阶梯圆锥宏弯结构；光纤引导器使得引出一段尾纤为平直状态，以保证宏弯在同一平面内。本发明的优点是：(1)可重复使用，实现可调节弯曲直径的宏弯光纤；(2)光纤在金属化保护过程中容易固定，宏弯直径不发生变化且在同一平面内；(3) 金属化保护结束后，宏弯光纤环很容易取出且不会损伤保护层。 

附图说明

图1是本发明的示意图。 

图2是本发明所述阶梯圆锥宏弯结构的主视图。 

图3是本发明所述弹性挡圈的俯视图。 

图4是本发明所述弹性挡圈的剖视图。 

图5是本发明所述容器内引导器的主视图。 

图6是本发明所述容器内引导器的侧视图。 

图7是本发明所述容器内引导器的剖面图。 

图8是本发明所述容器外引导器的主视图。 

图9是本发明所述容器外引导器的侧视图。 

图10是本发明所述容器外引导器的剖面图。 

在图中，1.光纤；2. 阶梯圆锥宏弯结构；21. 圆柱部分；22. 阶梯圆锥部分；23. 支撑条插入孔；3.支撑条；4.容器；5.化学镀液；6.光纤引导器；61. 容器内引导器；62. 磁条Ⅰ；63. 光纤引导孔；64. 容器外引导器；65. 磁条Ⅱ；7.弹性挡圈。 

具体实施方式

为了便于理解,下面结合附图和优选实施例进一步阐明本发明。 

如图1所示, 一种可调节弯曲半径的光纤宏弯变形器，包括阶梯圆锥宏弯结构2、支撑条3、容器4、光纤引导器6、弹性挡圈7，所述阶梯圆锥宏弯结构2包括圆柱部分21和阶梯圆锥部分22，所述圆柱部分21设有支撑条插入孔23，支撑条3插入阶梯圆锥宏弯结构2的支撑条插入孔23中，支撑条3架在容器4上，阶梯圆锥宏弯结构2的阶梯圆锥部分22伸入容器4内，所述容器4两边的侧壁上设置光纤引导器6，所述阶梯圆锥部分22套装弹性挡圈7。