CN114018303A - 一种用于原位监控水力剪切力的新型光纤布拉格光栅探头 - Google Patents
一种用于原位监控水力剪切力的新型光纤布拉格光栅探头 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于原位监控水力剪切力的新型光纤布拉格光栅探头，包括由左至右依次连接的一号FC接头、二号FC接头、一号法兰、三号FC接头、中空连接管、四号FC接头、二号法兰、五号FC接头、中空探头管、针头；三号FC接头连接的跳线穿过中空连接管与四号FC接头连接；五号FC接头连接的跳线依次穿过中空探头管、针头，且跳线的端部连接光栅，光栅伸出针头一定长度，采用盖帽对光栅进行保护。本发明通过各部分的组装而达到灵活组装和拆卸的目的，在实际原位监测水力学的过程中，简单方便的组装后便可伸入待测溶液中进行微小空间内水力剪切力的原位监测。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，更具体地说，是涉及一种用于原位监控水力剪切力状态的新型光纤布拉格光栅探头。
背景技术
光纤布拉格光栅，即在纤芯内形成的空间相位周期性分布的光栅，反射带宽范围大、附加损耗小、体积小，易与光纤耦合，可与其它光器件兼容成一体，不受环境尘埃影响等一系列优异性能，目前在光纤传感器领域(位移、速度、加速度、温度的测量)应用广泛。并且，由于其体积小，耐腐蚀，可用于微小空间流场水力学状况的原位监控。但是，由于其本身较为脆弱，在水环境原位监测中受到了极大的限制。因此，如何实现光纤布拉格光栅的封装以适应各种水中环境，变得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提出一种用于原位监控水力剪切力的新型光纤布拉格光栅探头。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明用于原位监控水力剪切力的新型光纤布拉格光栅探头，包括由左至右依次连接的一号FC接头、二号FC接头、一号法兰、三号FC接头、中空连接管、四号FC接头、二号法兰、五号FC接头、中空探头管、针头；
所述一号FC接头和二号FC接头通过跳线连接，所述二号FC接头和一号法兰通过螺纹连接，所述一号法兰和三号FC接头通过螺纹连接，所述三号FC接头和中空连接管通过AB胶连接，所述中空连接管和四号FC接头通过AB胶连接，所述四号FC接头和二号法兰通过螺纹连接，所述二号法兰和五号FC接头通过螺纹连接，所述五号FC接头和中空探头管通过AB胶连接；
其中，所述三号FC接头连接的跳线穿过中空连接管与四号FC接头连接；所述五号FC接头连接的跳线依次穿过中空探头管、针头，且跳线的端部连接光栅，所述光栅伸出针头一定长度，采用盖帽对光栅进行保护。
所述跳线是一种采用塑料皮层包裹裸光纤的保护皮套。
所述三号FC接头和四号FC接头之间的跳线通过光栅熔接机进行熔接，所述五号FC探头和光栅之间的跳线通过光栅熔接机进行熔接。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
(1)本发明的装配设计增加了布拉格光栅在水力学监测过程中的可操作性。
(2)本发明可定制不同长度不同材质的中空连接管，适用于不同深度水环境的测试。
(3)本发明可随时随地进行组装，简便易行。
(4)本发明两种中空探头管的设计可分别测试横向和纵向的水力学变化。
发明提高了布拉格光纤在实际测试过程中易损易断的问题，极大的增加了其在各种环境下的水力学状态的实时原位监测能力，提高了便捷度。在检测过程中，可以实现了溶液的多点原位检测。提高了检测结果的全面性和准确度。本发明检测成本低、设备轻便、操作安全，受反应介质影响小，而且由于布拉格光栅本身体积小，耐腐蚀等优势，极大的提高了装置的可操作性。
附图说明
图1是本发明新型光纤布拉格光栅探头装配方案示意图。
图2是本发明中连接部位的示意图。
图3是剪切力实时变化图。
附图标记：1-一号FC接头；2-二号FC接头；3-一号法兰；4-三号FC接头；5-中空连接管；6-四号FC接头；7-二号法兰；8-五号FC接头；9-中空探头管；10-针头；11-光栅；12-盖帽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1和图2所示，本发明用于原位监控水力剪切力的新型光纤布拉格光栅探头，包括由左至右依次连接的一号FC接头1、二号FC接头2、一号法兰3、三号FC接头4、中空连接管5、四号FC接头6、二号法兰7、五号FC接头8、中空探头管9、针头10。
所述一号FC接头1和二号FC接头2通过跳线连接，所述二号FC接头2和一号法兰3通过螺纹连接，所述一号法兰3和三号FC接头4通过螺纹连接，所述三号FC接头4和中空连接管5通过AB胶连接，所述中空连接管5和四号FC接头6通过AB胶连接，所述四号FC接头6和二号法兰7通过螺纹连接，所述二号法兰7和五号FC接头8通过螺纹连接，所述五号FC接头8和中空探头管9通过AB胶连接。
其中，所述跳线是一种采用塑料皮层包裹裸光纤的保护皮套。所述三号FC接头4连接的跳线穿过中空连接管5与四号FC接头6连接。所述五号FC接头8连接的跳线依次穿过中空探头管9、针头10，且跳线的端部连接光栅11，其中，当五号FC接头8连接的跳线穿过中空探头管9后，需要采用AB胶对跳线进行固定，针头10一端***中空探头管9约4mm，并采用AB胶进行粘接固定，所述光栅11伸出针头10一定长度，针头10与光栅11无需额外固定，采用盖帽12对光栅11进行保护。
其中，所述三号FC接头4和四号FC接头6之间的跳线通过光栅熔接机进行熔接，具体地，先将三号FC接头4的跳线一端深入中空连接管5直至达到另一端，然后经过光栅熔接机将跳线内的裸光纤与四号FC接头6端的跳线内的裸光纤进行熔接，熔接后多余的跳线放入中空连接管5内。所述五号FC探头8端的跳线与光栅11通过光栅熔接机熔接，进而***中空探头管9，直至穿过针头10，伸出长度可为10mm(此为栅区长度，根据具体栅区长度可进行调节)。
其中，所述中空连接管5和四号FC接头6通过AB胶连接，具体地，通过将四号FC接头6一端跳线***中空连接管5，然后将AB胶注入中空连接管5头部凹槽内，进一步将四号FC接头6与凹槽对接，进而达到封装的目的，如图2。五号FC接头8和中空探头管9的封装方式与中空连接管5和四号FC接头6的封装方式一致。
所述五号FC接头8、中空探头管9、针头10、光栅11和盖帽12组成探头区域，该区域可实现光栅角度的变化，该方案仅提供0度和90度光栅角度，但不限于这两个角度，可根据实际情况定制。
实施例1：
本发明用于原位监控水力剪切力的新型光纤布拉格光栅探头中，一号FC接头1与光纤光栅解调仪连接，一号FC接头1和二号FC接头2之间的跳线长度可以定制长度，此处长度为1m。中空连接管5长度和直径根据实际应用可以定制，此处为了减小其对监测过程水力学的影响，采用两端直径为10mm、中间部位直径为4mm的中空管，长度为100mm和200mm两种规格。中空探头管9直径为4mm，长度为100mm。针头10总长度为18mm，针管长为6.5mm，外径0.5mm，内径0.26mm，针头10可根据实际情况进行调节。
本发明的具体实施过程：将一号FC接头1连接到光纤光栅解调仪，然后再将信号进一步反馈至电脑上，通过配套软件可实现受力变化的直接呈现，结果如图3所示，在没有受到外界力的干扰时，信号处于稳定阶段，当受到外界力的干扰后，信号出现明显的变化。
尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (3)
1.一种用于原位监控水力剪切力新型光纤布拉格光栅探头，其特征在于，包括由左至右依次连接的一号FC接头(1)、二号FC接头(2)、一号法兰(3)、三号FC接头(4)、中空连接管(5)、四号FC接头(6)、二号法兰(7)、五号FC接头(8)、中空探头管(9)、针头(10)；
所述一号FC接头(1)和二号FC接头(2)通过跳线连接，所述二号FC接头(2)和一号法兰(3)通过螺纹连接，所述一号法兰(3)和三号FC接头(4)通过螺纹连接，所述三号FC接头(4)和中空连接管(5)通过AB胶连接，所述中空连接管(5)和四号FC接头(6)通过AB胶连接，所述四号FC接头(6)和二号法兰(7)通过螺纹连接，所述二号法兰(7)和五号FC接头(8)通过螺纹连接，所述五号FC接头(8)和中空探头管(9)通过AB胶连接；
其中，所述三号FC接头(4)连接的跳线穿过中空连接管(5)与四号FC接头(6)连接；所述五号FC接头(8)连接的跳线依次穿过中空探头管(9)、针头(10)，且跳线的端部连接光栅(11)，所述光栅(11)伸出针头(10)一定长度，采用盖帽(12)对光栅(11)进行保护。
2.根据权利要求1所述的用于原位监控水力剪切力的新型光纤布拉格光栅探头，其特征在于，所述跳线是一种采用塑料皮层包裹裸光纤的保护皮套。
3.根据权利要求1所述的用于原位监控水力学状态的新型光纤布拉格光栅探头，其特征在于，所述三号FC接头(4)和四号FC接头(6)之间的跳线通过光栅熔接机进行熔接，所述五号FC探头(8)和光栅(11)之间的跳线通过光栅熔接机进行熔接。
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