專利名稱：光纖傳感器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種光纖傳感技術(shù)領域中的傳感器，尤其涉及一種應用于振動測量的光纖傳感器。
背景技術(shù)：
在光傳感技術(shù)中，雙光束干涉---駐波原理是兩個頻率相同，振動方向相同，而傳播方向相反的單色光疊加，例如入射光與反射光疊加，會產(chǎn)生駐波。
設入射波為E1＝acos(kz+ωt)，反射波為E′1＝acos(kz-ωt+δ)，其中反射面后的介質(zhì)折射率為n2，光傳播介質(zhì)折射率為n1，n2＞n1，δ＝π，合波為E=2αcos(kz+δ2)cos(ωt-δ2)]]>其特點振幅與位置z有關(guān)，與時間無關(guān)，相位只與時間有關(guān)，與位置z無關(guān)。
中國專利93243229利用上述雙光束駐波原理，在光準直器設有一反射鏡，反射鏡與準直器之間是高分子材料。其原理是，當溫度變化時，高分子材料折射率發(fā)生改變，反射鏡與準直器間光程隨之改變，根據(jù)雙光束駐波原理，準直器端面的光強度發(fā)生改變，據(jù)此來探測溫度變化。其缺點在于，即使溫度不變，若外接光纖長度比同，前面所有價格相同，根據(jù)雙光束干涉理論，探測到的光強度是不同的；即使所有結(jié)構(gòu)均一致(外接光纖長度相同)，若光纖本身溫度在變化，探測到的光強度也不同。因此該方案必須經(jīng)過很多的進一步的處理才能實現(xiàn)其設想的功能；并且，它只能適合溫度測量，而不能適用于壓力和聲波探測領域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改進的光纖傳感器，它能抗電磁干擾且性能穩(wěn)定，并且結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、精度高、靈敏度高。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種光纖傳感器，包括一傳感器外殼；位于傳感器外殼前部的一分路器；與分路器光連接的光探測器，設置在傳感器外殼后部的準直透鏡和反射鏡裝置；其特點是所述的設置在傳感器外殼后部的反射鏡裝置包括位于傳感器外殼后端面上的反射膜，該反射膜呈柔性狀態(tài)，它依靠外界聲波振動或壓力改變準直透鏡和反射鏡裝置之間的光程。
在上述的光纖傳感器中，其中，所述的反射鏡裝置的反射膜是在一柔性鼓膜的內(nèi)側(cè)上鍍設一層反射膜而形成。
在上述的光纖傳感器中，其中，所述的反射鏡裝置的反射膜是一薄金屬鋼片。
在上述的光纖傳感器中，其中，所述的反射鏡裝置還包括一設置在傳感器外殼內(nèi)腔后部中的反射鏡。
在上述的光纖傳感器中，其中，所述的設置在傳感器外殼前部的分路器是一Y型分路器，其中，分路與光探測器連接，承接窄帶光源，分路與光源連接，分路匯集分路和分路的光信號后送至準直透鏡。
在上述的光纖傳感器中，其中，在所述的傳感器外殼前端孔處設置密封膠，該密封膠與傳感器外殼前側(cè)端孔緊密結(jié)合；所述的反射膜與傳感器外殼后側(cè)端緊密貼合。
在上述的光纖傳感器中，其中，在所述的由密封膠和反射膜緊密貼合的傳感器外殼的內(nèi)腔呈真空狀。
在上述的光纖傳感器中，其中，在所述的由密封膠和反射膜緊密貼合的傳感器外殼的內(nèi)腔呈非真空狀。
本發(fā)明光纖傳感器由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)光纖溫度傳感器相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果1.本發(fā)明由于應用了入射波與反射波干涉產(chǎn)生駐波的原理，利用光纖準直器端面與對面的反射鏡間F-P現(xiàn)象，使外界振動或壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閮烧唛g距的變化，從而使光探測器探測到的光發(fā)生相應的變化，因此不僅精度高，并且靈敏度更高；2.本發(fā)明由于通過改變反射鏡裝置與傳感器外殼的密封，就可以將本發(fā)明既可以應用在聲光傳感器方面，也可以應用在壓力傳感檢測上；
3.本發(fā)明由于信息的載體為光纖，并且采用的是干涉原理，因此具備抗電磁干擾、靈敏度高的特點；4.本發(fā)明由于能適合壓力和聲波探測，并且與溫度及光纖長度(準直器到光強探測器)無關(guān)，因此較好地克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。
5.本發(fā)明由于是無光源器件，內(nèi)部元件小，因此結(jié)構(gòu)簡單、體積小，并且成本低。


通過以下對本發(fā)明光纖傳感器的若干實施例結(jié)合其附圖的描述，可以進一步理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點。其中，附圖為圖1是依據(jù)本發(fā)明提出的光纖傳感器方案的原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明光纖傳感器第一實施例應用于聲波探測的光纖傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明光纖傳感器第二實施例應用于壓力檢測的光纖傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
由背景技術(shù)可以看出，入射波與反射波的合波E=2αcos(kz+δ2)cos(ωt-δ2)]]>的振幅A=2αcos(kz+δ2)]]>是隨z變化而變化的，該z為反射鏡面到光纖準直器端面的距離，如果z變化，則光強將會光纖準直器端面處光強就會發(fā)生變化。
為此，本發(fā)明光纖傳感器，應用了入射波與反射波干涉產(chǎn)生駐波的原理，利用光纖準直器端面與對面的反射鏡間F-P(激光諧振腔)現(xiàn)象，使外界振動或壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閮烧唛g距的變化，從而使光探測器探測到的光發(fā)生相應的變化。
請參見圖1所示，這是本發(fā)明光纖傳感器方案的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明光纖傳感器，包括一傳感器外殼10，位于傳感器外殼10前部的一分路器20，與分路器20光連接的光探測器30(參見圖2)，安置在傳感器外殼10中的一準直透鏡40，設置在傳感器外殼10后部的反射鏡裝置50。其中，所述的傳感器外殼10形成內(nèi)腔空間，提供安置準直透鏡40與反射鏡裝置50的部分部件的條件；所述的設置在20傳感器外殼10前部的分路器20是一Y型分路器20，其中，分路21承接窄帶光源，分路23匯集分路21和分路22的光信號后送至位于傳感器外殼10中的準直透鏡40；所述的反射鏡裝置50包括位于傳感器外殼10后端面上的反射膜51和設置在傳感器外殼10內(nèi)腔后部中的反射鏡52；在本發(fā)明中，該反射膜51呈柔性狀態(tài)。
本發(fā)明光纖傳感器方案的工作原理為窄帶光源從Y型分路器20的分路21進入，經(jīng)分路23傳入位于傳感器外殼10中的準直透鏡40，光束被準直透鏡40準直輸出后，被反射鏡裝置50的反射鏡52反射(或被反射膜51反射)，反射光耦合進準直透鏡40，輸入光與反射光在準直透鏡40和反射鏡52中間干涉；設定無聲音振動作用在反射膜51上(不工作狀態(tài))，該波長的入射光與反射光在準直透鏡40與反射鏡52間干涉生成駐波，且準直透鏡40端面處于駐波波節(jié)；當有聲波作用在反射膜51上，使反射膜51被迫振動時，準直透鏡40與反射鏡52的間距發(fā)生變化，準直透鏡40端面的光功率作相應變化(另波節(jié)兩邊相位關(guān)系是相反的)，該變化可以被Y型分路器20的分路23、分路22傳播出來，并被探測器30(參見圖2)探測。
請結(jié)合圖1參見圖2所示，圖2是本發(fā)明光纖傳感器第一實施例用于聲波探測的光纖傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實施例中，設置在20傳感器外殼10前部的分路器20其分路21與光探測器30連接，承接窄帶光源，分路22與光源連接，該光源1310nm(納米)光源，分路23匯集分路21和分路22的光信號后穿過傳感器外殼10前部的一小孔后送至位于傳感器外殼10中的準直透鏡40；而設置在傳感器外殼10后部的反射鏡裝置50采用的是反射膜51，該反射膜51是在一柔性鼓膜的內(nèi)側(cè)即面向準直透鏡40一側(cè)面上鍍設一層反射膜而形成，由于反射膜51具有一柔性較好的鼓膜，因此在本實施例中，為了提高靈敏度，取消了設置在傳感器外殼10內(nèi)腔后部中即反射膜51前的反射鏡52，而直接在柔性鼓膜上鍍反射膜形成反射膜51并直接進行光反射，因此它是一靈敏度較高的聲光傳感器或調(diào)制器。
本實施例本發(fā)明光纖傳感器方案的工作原理為當光源60發(fā)出的光經(jīng)分路22、分路23、準直透鏡40后變?yōu)闇手惫?，被反射?1反射，并與入射光干涉，產(chǎn)生駐波，又經(jīng)分路23、分路21傳輸進入與分路21連接的探測器30；當反射膜51因遇到聲波而做被迫振動時，準直透鏡40與反射膜51間距發(fā)生變化，導致探測器30所探測到的是被聲波調(diào)制過的光波，該光波中就含有聲波的信息，經(jīng)過一系列處理，可以還原出本來的聲音，由此該裝置適合于一些特殊場合的聲波探測。
請結(jié)合圖1參見圖3所示，圖3是本發(fā)明光纖傳感器第二實施例用于壓力檢測的光纖傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例與第一實施例的結(jié)構(gòu)區(qū)別在于其一，在傳感器外殼10前端孔處設置密封膠11，該密封膠11與傳感器外殼10前側(cè)端孔緊密結(jié)合；在傳感器外殼10后端通過反射膜51與傳感器外殼10后側(cè)端緊密貼合，此時，可以對傳感器外殼10內(nèi)進行抽真空，使內(nèi)腔呈真空狀，也可以是非真空狀；其二，反射膜51是一薄金屬鋼片，將反射鏡52粘在反射膜51上。
本實施例本發(fā)明光纖傳感器方案的工作原理為當外界壓力增加時，反射膜51被壓凹進去，使準直透鏡40與反射鏡52之間的距離變小，而當外界壓力減小時，反射膜51鼓出來，使準直透鏡40與反射鏡52之間的距離變大，上述準直透鏡40與反射鏡52之間的距離的變化，引起光強變化，該光強變化被分路23、分路21傳輸進入光探測器30。因此它將滿足不同場合測量的需要，例如，探測深井下的壓力等。綜上所述，本發(fā)明光纖傳感器，應用了入射波與反射波干涉產(chǎn)生駐波的原理，利用光纖準直器端面與對面的反射鏡間F-P現(xiàn)象，使外界振動或壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閮烧唛g距的變化，從而使光探測器探測到的光發(fā)生相應的變化；由此可以應用在聲光傳感檢測和壓力傳感檢測上，并且具備抗電磁干擾、性能穩(wěn)定可靠等特點，以及結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、精度高、靈敏度高的優(yōu)點，因此極為實用。
權(quán)利要求
1.一種光纖傳感器，包括一傳感器外殼(10)；位于傳感器外殼(10)前部的一分路器(20)；與分路器(20)光連接的光探測器(30)，設置在傳感器外殼(10)后部的準直透鏡(40)和反射鏡裝置(50)；其特征在于所述的設置在傳感器外殼(10)后部的反射鏡裝置(50)包括位于傳感器外殼(10)后端面上的反射膜(51)，該反射膜(51)呈柔性狀態(tài)，它依靠外界聲波振動或壓力改變準直透鏡(40)和反射鏡裝置(50)之間的光程。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于所述的反射鏡裝置(50)的反射膜(51)是在一柔性鼓膜的內(nèi)側(cè)上鍍設一層反射膜而形成。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于所述的反射鏡裝置(50)的反射膜(51)是一薄金屬鋼片。
4.如權(quán)利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于所述的反射鏡裝置(50)還包括一設置在傳感器外殼(10)內(nèi)腔后部中的反射鏡(52)。
5.如權(quán)利要求1所述的光纖傳感器，其特征在于所述的設置在傳感器外殼(10)前部的分路器(20)是一Y型分路器，其中，分路(21)與光探測器(30)連接，承接窄帶光源，分路(22)與光源(60)連接，分路(23)匯集分路(21)和分路(22)的光信號后送至準直透鏡(40)。
6.如權(quán)利要求1或4所述的光纖傳感器，其特征在于在所述的傳感器外殼(10)前端孔處設置密封膠(11)，該密封膠(11)與傳感器外殼(10)前側(cè)端孔緊密結(jié)合；所述的反射膜(51)與傳感器外殼(10)后側(cè)端緊密貼合。
7.如權(quán)利要求6所述的光纖傳感器，其特征在于在所述的由密封膠(11)和反射膜(51)緊密貼合的傳感器外殼(10)的內(nèi)腔呈真空狀。
8.如權(quán)利要求6所述的光纖傳感器，其特征在于在所述的由密封膠(11)和反射膜(51)緊密貼合的傳感器外殼(10)的內(nèi)腔呈非真空狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖傳感器，包括傳感器外殼；位于傳感器外殼前部的分路器；與分路器光連接的光探測器，設置在傳感器外殼后部的準直透鏡和反射鏡裝置；其特點是反射鏡裝置包括位于傳感器外殼后端面上的反射膜，該反射膜呈柔性狀態(tài)，可以在一柔性鼓膜的內(nèi)側(cè)上鍍設一層反射膜而形成，也可以是一薄金屬鋼片，該反射膜依靠外界聲波振動或壓力改變準直透鏡和反射鏡裝置之間的光程。本發(fā)明應用入射波與反射波干涉產(chǎn)生駐波的原理，利用光纖準直器端面與對面反射鏡間F－P現(xiàn)象，使外界振動或壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閮烧唛g距的變化，從而使光探測器探測到的光發(fā)生相應的變化，由此可應用在聲光和壓力傳感檢測上；它性能穩(wěn)定精度高且結(jié)構(gòu)簡單體積小，因此極為實用。
文檔編號G01D5/26GK1490598SQ0213741
公開日2004年4月21日 申請日期2002年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月14日
發(fā)明者張立國 申請人:上海樂通光通信有限公司