CN112504311A - 反射型光纤光栅***及解调校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反射型光纤光栅***及解调校准装置，解调校准装置包括弹性复位件及调节件，所述调节件能够朝向靠近或远离所述弹性复位件方向往复移动；其中，当所述调节件移动至与所述弹性复位件抵触配合时，所述弹性复位件能够发生应变；当所述调节件移动至与所述弹性复位件间隔设置时，所述弹性复位件能够复位。只需使得调节件朝向靠近或远离弹性复位件方向移动，即可改变弹性复位件的应变量，结构紧凑，操作简单、方便；同时，不需借助温度控制装置即可完成解调校准，成本较低。并且，无需等待温度控制装置慢慢进行升温，解调校准效率高。

Description

反射型光纤光栅***及解调校准装置

技术领域

本发明涉及光纤光栅传感技术领域，特别是涉及一种反射型光纤光栅***及解调校准装置。

背景技术

光纤光栅作为一种无源滤波器件，在土木及建筑工程、电力工程、油气工程、交通运输及航空航天等多个领域均得到了广泛的应用。由于光纤光栅的传感信息由外界物理量对光纤光栅波长的调制来获取，因此，光纤光栅的传感信号的解调在光纤光栅传感技术应用中起着非常重要的作用。其中，光纤光栅的传感信号的解调方式主要有波长解调、相位解调、强度解调与偏振解调等方式。波长解调技术因具有易于实现、光学设备工作稳定及抗干扰能力强的特点，被广泛应用于对光纤光栅的传感信号进行解调。

其中，反射型光纤光栅是在光纤内对纤芯折射率进行周期性调制而形成的一种光学器件。光通过反射型光纤光栅时，向前传输的芯模与向后传输的芯模会发生耦合，从而形成入射波的反射。反射波的波长由反射型光纤光栅的周期和有效折射率决定，而这两个参数会受到反射型光纤光栅应变的影响，因此，在使用时需要对反射型光纤光栅进行解调校准。传统的解调校准方式为利用温度控制装置控制温度变化以改变标准具的应变量，成本较高。

发明内容

基于此，有必要针对成本较高的问题，提供一种反射型光纤光栅***及解调校准装置。

其技术方案如下：

一方面，提供了一种解调校准装置，包括弹性复位件及调节件，所述调节件能够朝向靠近或远离所述弹性复位件方向往复移动；其中，当所述调节件移动至与所述弹性复位件抵触配合时，所述弹性复位件能够发生应变；当所述调节件移动至与所述弹性复位件间隔设置时，所述弹性复位件能够复位。

上述实施例的解调校准装置，使用时，先将反射型光纤光栅固设于弹性复位件上，使得反射型光纤光栅能够随弹性复位件的应变而发生应变。当调节件朝向靠近弹性复位件方向移动，直至调节件移动至与弹性复位件抵触配合而施加抵触力至弹性复位件，在抵触力的作用下弹性复位件发生应变，从而使得反射型光纤光栅发生相应的应变，进而使得反射波的波长发生偏移。当调节件朝向远离弹性复位件方向移动，从而减小对弹性复位件的抵触力，直至调节件与弹性复位件分离而间隔设置，此时，弹性复位件不受外力的作用，弹性复位件在自身的复位力作用下复位，从而使得反射型光纤光栅复位，进而使得反射波的波长回复，从而完成对反射型光纤光栅的解调校准。只需使得调节件朝向靠近或远离弹性复位件方向移动，即可改变弹性复位件的应变量，结构紧凑，操作简单、方便；同时，不需借助温度控制装置即可完成解调校准，成本较低。并且，无需等待温度控制装置慢慢进行升温，解调校准效率高。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述解调校准装置还包括辅助复位件，所述辅助复位件与所述调节件间隔设置，所述辅助复位件的一端能够与所述弹性复位件连接并用于使所述弹性复位件复位。

在其中一个实施例中，所述解调校准装置还包括外壳，所述外壳设有空腔及与所述空腔连通的连接孔，所述弹性复位件及所述辅助复位件均设置于所述空腔内，所述调节件的一端能够穿过所述连接孔插设于所述空腔内。

在其中一个实施例中，所述调节件包括调节螺杆，所述连接孔的内壁设有能够与所述调节螺杆的外螺纹螺纹配合的内螺纹。

在其中一个实施例中，所述辅助复位件包括第一复位弹簧；所述第一复位弹簧处于压缩状态，且所述弹性复位件设置于所述第一复位弹簧与所述调节螺杆之间。

在其中一个实施例中，所述第一复位弹簧的中心轴线与所述调节螺杆的中心轴线重合。

在其中一个实施例中，所述调节件还包括套设在所述调节螺杆的外壁并与所述调节螺杆螺纹配合的调节旋钮，且所述调节旋钮的外壁设有用于指示所述调节螺杆的位移量的刻度。

在其中一个实施例中，所述弹性复位件的一端与所述空腔的内壁连接，所述弹性复位件的另一端悬空设置，且所述调节件及所述辅助复位件均靠近所述弹性复位件的另一端设置。

另一方面，还提供了一种反射型光纤光栅***，包括反射型光纤光栅及所述的解调校准装置，所述反射型光纤光栅设置于所述弹性复位件上。

在其中一个实施例中，所述反射型光纤光栅***还包括粘结层，所述粘结层用于将所述反射型光纤光栅粘附在所述弹性复位件上。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例的解调校准装置的结构示意图。

附图标记说明：

100、解调校准装置，110、弹性复位件，120、调节件，121、调节螺杆，122、调节旋钮，130、辅助复位件，131、第一复位弹簧，140、外壳，141、空腔，142、连接孔，200、反射型光纤光栅。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，在一个实施例中，提供了一种解调校准装置100，包括弹性复位件110及调节件120。调节件120能够朝向靠近或远离弹性复位件110方向(如图1的A方向所示)往复移动；其中，当调节件120移动至与弹性复位件110抵触配合时，弹性复位件110能够发生应变；当调节件120移动至与弹性复位件110间隔设置时，弹性复位件110能够复位。

上述实施例的解调校准装置100，使用时，先将反射型光纤光栅200固设于弹性复位件110上，使得反射型光纤光栅200能够随弹性复位件110的应变而发生应变。当调节件120朝向靠近弹性复位件110方向移动，直至调节件120移动至与弹性复位件110抵触配合而施加抵触力至弹性复位件110，在抵触力的作用下弹性复位件110发生应变，从而使得反射型光纤光栅200发生相应的应变，进而使得反射波的波长发生偏移。当调节件120朝向远离弹性复位件110方向移动，从而减小对弹性复位件110的抵触力，直至调节件120与弹性复位件110分离而间隔设置，此时，弹性复位件110不受外力的作用，弹性复位件110在自身的复位力作用下复位，从而使得反射型光纤光栅200复位，进而使得反射波的波长回复，从而完成对反射型光纤光栅200的解调校准。

上述实施例的解调校准装置100，相比传统的利用温度控制装置控制温度变化以改变标准具的应变量而言，只需使得调节件120朝向靠近或远离弹性复位件110方向移动，即可改变弹性复位件110的应变量，结构紧凑，便于携带，操作简单、方便；同时，不需借助温度控制装置即可完成解调校准，成本较低。并且，无需等待温度控制装置慢慢进行升温，解调校准效率高。

需要进行说明的是，上述实施例的解调校准装置100还可以与其他光纤器件结合进行使用，由于其属于现有器件，不属于本申请改进点，在此不再赘述，只需满足能够完成对反射型光纤光栅200的解调校准即可。上述实施例的解调校准装置100尤其适用于相对波长准确度的计量校准。

其中，反射型光纤光栅200可以是法布里-珀罗结构光纤光栅、啁啾光栅或布拉格光纤光栅等。

反射型光纤光栅200固设于弹性复位件110上，可以利用粘结层(未图示)将反射型光纤光栅200采用粘附的方式固设在弹性复位件110上，连接可靠，使得反射型光纤光栅200能够随弹性复位件110的应变而发生相应的应变。粘结层优选为聚合物凝胶，粘结可靠，能够对反射型光纤光栅200进行保护，还能起到增敏的效果。

其中，弹性复位件110可以是弹性梁或弹性片等结构，只需满足在外力作用下能够发生应变而外力解除时能够复位即可。

如图1所示，此外，解调校准装置100还包括辅助复位件130。辅助复位件130与调节件120间隔设置，辅助复位件130的一端能够与弹性复位件110连接并用于使弹性复位件110复位。如此，利用辅助复位件130能够辅助弹性复位件110复位，避免弹性复位件110产生弹性疲劳而无法准确的复位，能够延长弹性复位件110的使用寿命，也能保证解调校准精度。其中，辅助复位件130与弹性复位件110的连接，可以是接触时发生抵触连接的方式，也可以通过铆接、螺接等方式进行装配连接，只需满足能够辅助弹性复位件110进行复位即可。

如图1所示，另外，解调校准装置100还包括外壳140，外壳140设有空腔141及与空腔141连通的连接孔142。弹性复位件110及辅助复位件130均设置于空腔141内。如此，利用外壳140能够对弹性复位件110及辅助复位件130进行保护，避免弹性复位件110和辅助复位件130受到外界的影响。调节件120的一端能够穿过连接孔142插设于空腔141内。如此，当调节件120的一端伸入空腔141内时，能够靠近弹性复位件110，直至与弹性复位件110抵触配合而使得弹性复位件110发生应变；当调节件120的一端从空腔141内拔出时，能够远离弹性复位件110，直至与弹性复位件110分离而间隔设置，弹性复位件110在自身的复位力作用下复位或结合自身的复位力和辅助复位件130的复位力而复位。

其中，调节件120朝向靠近或远离弹性复位件110方向移动，可以通过插接的方式实现，也可以通过螺接的方式实现，还可以通过滑动配合的方式实现，只需满足靠近弹性复位件110时能够施加抵触作用力，而远离弹性复位件110时能够减小直至消除抵触作用力即可。

如图1所示，在一个实施例中，调节件120包括调节螺杆121，连接孔142的内壁设有能够与调节螺杆121的外螺纹螺纹配合的内螺纹。如此，当沿第一方向(例如顺时针方向或逆时针方向)拧动调节螺杆121，即可将调节螺杆121拧入空腔141内，直至调节螺杆121的端部与弹性复位件110抵触而使得弹性复位件110发生应变，进而使得反射型光纤光栅200发生相应的应变；当沿第一方向的反方向(例如逆时针方向或顺时针方向)拧动调节螺杆121，即可将调节螺杆121从空腔141内拧出，直至调节螺杆121的端部与弹性复位件110分离，弹性复位件110在自身的复位力作用下复位或结合自身的复位力和辅助复位件130的复位力而复位，从而使得反射型光纤光栅200复位。并且，利用调节螺杆121与连接孔142的内螺纹的螺纹配合实现调节螺杆121靠近或远离弹性复位件110，能够实现微小位移的调节，调节螺杆121每转动一圈，即可实现一个螺距的位移，保证弹性复位件110的应变能够准确、有序的进行。

其中，辅助复位件130与调节件120之间的布置方式可以根据实际的使用需要灵活的选择或调整，只需满足二者之间不会相互干涉即可。辅助复位件130可以是弹簧、簧片或其他现有的能够辅助弹性复位件110进行复位的元件。

如图1所示，在一个实施例中，辅助复位件130包括第一复位弹簧131；第一复位弹簧131处于压缩状态，且弹性复位件110设置于第一复位弹簧131与调节螺杆121之间。如此，调节螺杆121拧入空腔141内与弹性复位件110抵触配合，此时，弹性复位件110将抵触力传递至第一复位弹簧131，而使得第一复位弹簧131发生压缩，随着调节螺杆121的进一步拧入，弹性复位件110克服自身的复位力和第一复位弹簧131的复位力而发生应变，从而使得反射型光纤光栅200发生相应的应变；调节螺杆121从空腔141内拧出时，弹性复位件110在自身的复位力和第一复位弹簧131的复位力的综合作用下复位，直至调节螺杆121的端部与弹性复位件110间隔分离时，反射型光纤光栅200、弹性复位件110及第一复位弹簧131均回复至初始状态。

进一步地，第一复位弹簧131的中心轴线与调节螺杆121的中心轴线重合。如此，使得调节螺杆121对弹性复位件110的抵触力与第一复位弹簧131对弹性复位件110的复位力在同一条直线上，保证弹性复位件110的两侧受力均衡，保证弹性复位件110不会发生弯折或扭曲，延长了使用寿命。当然，在其他实施例中，第一复位弹簧131的中心轴线与调节螺杆121的中心轴线也可以错位设置，只需保证弹性复位件110在调节螺杆121的作用下发生应变，在自身的复位力和第一复位弹簧131的复位力的综合作用下能够复位即可。

为了保证调节螺杆121位移的准确性，还可以借助相应的调节元件与调节螺杆121配套进行使用。具体地，调节件120还包括套设在调节螺杆121的外壁并与调节螺杆121螺纹配合的调节旋钮122，且调节旋钮122的外壁设有用于指示调节螺杆121的位移量的刻度。如此，拧动调节旋钮122转动即可使得调节螺杆121伸入空腔141或从空腔141内拔出，简单、方便；并且，借助调节旋钮122上的刻度，能够简单、方便的读取出调节螺杆121的位移量。

如图1所示，此外，弹性复位件110设置于空腔141内时，弹性复位件110的一端可以采用焊接、螺接或铆接等方式与空腔141的内壁连接，并且，使得弹性复位件110的另一端处于悬空状态，另外，调节件120和辅助复位件130均可以靠近弹性复位件110的另一端设置。如此，当调节件120施加抵触力至弹性复位件110使，能够保证弹性复位件110能够发生应变，从而带动反射型光纤光栅200发生相应的应变；当调节件120施加至弹性复位件110的抵触力减小直至消失时，弹性复位件110在自身的复位力和辅助复位件130的作用下能够准确的复位，从而带动反射型光纤光栅200准确的复位。

如图1所示，在一个实施例中，还提供了一种反射型光纤光栅***，包括反射型光纤光栅200及上述任一实施例的解调校准装置100，反射型光纤光栅200设置于弹性复位件110上。

上述实施例的反射型光纤光栅***，只需使得调节件120朝向靠近或远离弹性复位件110方向移动，即可改变弹性复位件110的应变量，结构紧凑，操作简单、方便；同时，不需借助温度控制装置即可完成解调校准，成本较低。并且，无需等待温度控制装置慢慢进行升温，解调校准效率高。

需要说明的是，“某体”、“某部”可以为对应“构件”的一部分，即“某体”、“某部”与该“构件的其他部分”一体成型制造；也可以与“构件的其他部分”可分离的一个独立的构件，即“某体”、“某部”可以独立制造，再与“构件的其他部分”组合成一个整体。本申请对上述“某体”、“某部”的表达，仅是其中一个实施例，为了方便阅读，而不是对本申请的保护的范围的限制，只要包含了上述特征且作用相同应当理解为是本申请等同的技术方案。

需要说明的是，本申请“单元”、“组件”、“机构”、“装置”所包含的构件亦可灵活进行组合，即可根据实际需要进行模块化生产，以方便进行模块化组装。本申请对上述构件的划分，仅是其中一个实施例，为了方便阅读，而不是对本申请的保护的范围的限制，只要包含了上述构件且作用相同应当理解是本申请等同的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”、“固设于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。进一步地，当一个元件被认为是“固定传动连接”另一个元件，二者可以是可拆卸连接方式的固定，也可以不可拆卸连接的固定，能够实现动力传递即可，如套接、卡接、一体成型固定、焊接等，在现有技术中可以实现，在此不再累赘。当元件与另一个元件相互垂直或近似垂直是指二者的理想状态是垂直，但是因制造及装配的影响，可以存在一定的垂直误差。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

还应当理解的是，在解释元件的连接关系或位置关系时，尽管没有明确描述，但连接关系和位置关系解释为包括误差范围，该误差范围应当由本领域技术人员所确定的特定值可接受的偏差范围内。例如，“大约”、“近似”或“基本上”可以意味着一个或多个标准偏差内，在此不作限定。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种解调校准装置，其特征在于，包括弹性复位件及调节件，所述调节件能够朝向靠近或远离所述弹性复位件方向往复移动；其中，当所述调节件移动至与所述弹性复位件抵触配合时，所述弹性复位件能够发生应变；当所述调节件移动至与所述弹性复位件间隔设置时，所述弹性复位件能够复位。

2.根据权利要求1所述的解调校准装置，其特征在于，所述解调校准装置还包括辅助复位件，所述辅助复位件与所述调节件间隔设置，所述辅助复位件的一端能够与所述弹性复位件连接并用于使所述弹性复位件复位。

3.根据权利要求2所述的解调校准装置，其特征在于，所述解调校准装置还包括外壳，所述外壳设有空腔及与所述空腔连通的连接孔，所述弹性复位件及所述辅助复位件均设置于所述空腔内，所述调节件的一端能够穿过所述连接孔插设于所述空腔内。

4.根据权利要求3所述的解调校准装置，其特征在于，所述调节件包括调节螺杆，所述连接孔的内壁设有能够与所述调节螺杆的外螺纹螺纹配合的内螺纹。

5.根据权利要求3所述的解调校准装置，其特征在于，所述辅助复位件包括第一复位弹簧，所述第一复位弹簧的一端与所述弹性复位件连接，所述弹性复位件设置于所述第一复位弹簧与所述调节螺杆之间。

6.根据权利要求5所述的解调校准装置，其特征在于，所述第一复位弹簧的中心轴线与所述调节螺杆的中心轴线重合。

7.根据权利要求3所述的解调校准装置，其特征在于，所述调节件还包括套设在所述调节螺杆的外壁并与所述调节螺杆螺纹配合的调节旋钮，且所述调节旋钮的外壁设有用于指示所述调节螺杆的位移量的刻度。

8.根据权利要求3至7任一项所述的解调校准装置，其特征在于，所述弹性复位件的一端与所述空腔的内壁连接，所述弹性复位件的另一端悬空设置，且所述调节件及所述辅助复位件均靠近所述弹性复位件的另一端设置。

9.一种反射型光纤光栅***，其特征在于，包括反射型光纤光栅及如权利要求1至8任一项所述的解调校准装置，所述反射型光纤光栅设置于所述弹性复位件上。

10.根据权利要求9所述的反射型光纤光栅***，其特征在于，所述反射型光纤光栅***还包括粘结层，所述粘结层用于将所述反射型光纤光栅粘附在所述弹性复位件上。

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