CN201569522U - 一种基于光纤弯曲损耗的应力监测装置 - Google Patents

一种基于光纤弯曲损耗的应力监测装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于光纤弯曲损耗的应力监测装置，包括供被测试光纤穿过的测试通道、光纤弯曲损耗监测仪器和上位处理器，所述测试通道包括外应力作用下相应压弯被测试光纤的测试通道外部壳体以及纵向对应布设在测试通道外部壳体内部上下两侧的多个上间隔板和多个下间隔板，所述上间隔板和下间隔板呈交错布设且二者头部间形成供被测试光纤穿过的纵向测试通道；上间隔板和/或下间隔板与被测试光纤位于同一平面上。本实用新型结构简单、使用操作简便且各组件间连接关系设计合理、制作及运行成本低、使用效果好，能有效解决现有光纤传感监测设备所存在的结构复杂、使用操作不便、测试范围窄、测试结果易受周边环境因素影响等多种缺陷和不足。

Description

一种基于光纤弯曲损耗的应力监测装置
技术领域
本实用新型涉及一种应力监测装置，尤其是涉及一种基于光纤弯曲损耗的应力监测装置。
背景技术
现有光纤传感器的种类非常多，主要包括光纤光栅传感器、光纤干涉传感器、光纤微弯传感器等多种类型，其特点是传感灵敏度高，但是实际应用过程中，存在设备复杂、使用运行成本高等缺陷和不足，从而使得光纤传感器的应用推广受到很大限制。尤其是对较高灵敏度的光纤传感器，其会响应使用过程中各种环境条件的改变情形，如光纤干涉传感器，由于其灵敏度很高，但当其应用于实际条件下后，发现温度、气压、振动等环境因素均会对其工作参数造成影响，因而实际使用时，不得不采取多种措施来防止和剔除上述环境因素的影响，从而使得其监测设备的结构越来越趋于复杂，运行使用成本大幅提高；另一方面，现实生活中有的地方并不需要特别精密的设备，比如当需要了解应力值是否达到设定力值等情况下时，上述监测设备就显得大材小用了。另外，上述监测设备若想达到较大范围的受力情况时，***的复杂程度将会成倍提高，实际应用很困难。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于光纤弯曲损耗的应力监测装置，其结构简单、使用操作简便且各组件间连接关系设计合理、制作及运行成本低、使用效果好，能有效解决现有光纤传感监测设备所存在的多种缺陷和不足。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于光纤弯曲损耗的应力监测装置，其特征在于：包括供被测试光纤穿过的测试通道、与被测试光纤相接的光纤弯曲损耗监测仪器和根据光纤弯曲损耗监测仪器所测试数值相应推算得出导致被测试光纤发生弯曲的外应力值的上位处理器，所述光纤弯曲损耗监测仪器与上位处理器相接；所述测试通道包括外应力作用下相应压弯被测试光纤的测试通道外部壳体以及纵向对应布设在所述测试通道外部壳体内部上下两侧的多个上间隔板和多个下间隔板，所述上间隔板和下间隔板呈交错布设且二者的头部间形成供被测试光纤穿过的纵向测试通道；上间隔板和下间隔板对应布设在被测试光纤上下两侧。
所述上间隔板和下间隔板的头部为板状、锯齿状、半球状或棒槌状。
所述测试通道外部壳体包括下齿板和布设在下齿板正上方的上齿板，所述下间隔板布设在下齿板顶部，上间隔板布设在上齿板底部，所述上齿板和下齿板之间通过多个纵向布设的弹性软支撑进行支撑固定，所述下齿板、上齿板、下间隔板、上间隔板和所述弹性软支撑组装为一体。
所述下齿板的截面形状为U形槽，上齿板为倒扣在下齿板上的U形盖。
所述上间隔板和下间隔板的头部对应设置有供被测试光纤穿过的通孔。
所述弹性软支撑为弹簧或者由海绵或泡沫材料制成的弹性支撑体。
所述光纤弯曲损耗监测仪器为分别与被测试光纤前后端部相接的光源和光功率计，所述光功率计与上位处理器相接；所述测试通道的数量为一个或多个。
所述光纤弯曲损耗监测仪器为均与被测试光纤前端部相接的光源和光功率计，被测试光纤的后端部接有反射镜；所述测试通道的数量为一个或多个。
所述光纤弯曲损耗监测仪器为与被测试光纤前端部相接的光时域反射计，所述光时域反射计与上位处理器相接。
所述被测试光纤为外部包有多层光纤保护层的光纤。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、结构简单、加工制作方便且结构形式多样，使用方式灵活。
2、使用操作简便且各组件间连接关系设计合理，通过测试通道、光纤弯曲损耗监测仪器与上位处理器配合使用，实现对较大范围作用力进行实时准确、可靠且快速监测的目的。
3、制作及运行成本低、使用效果好、实用价值高且经济效益显著，在简化现有监测装置结构、减少制作及运行成本的同时，也能减少环境因素对测试结果的影响，因而测试效果准确，简单易行。
综上所述，本实用新型结构简单、使用操作简便且各组件间连接关系设计合理、制作及运行成本低、使用效果好，能有效解决现有光纤传感监测设备所存在的结构复杂、使用操作不便、测试范围窄、测试结果易受周边环境因素影响等多种缺陷和不足。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型第一具体实施方式的光路原理图。
图2为图1中测试通道的使用状态参考图。
图3为图1中上间隔板和下间隔板的结构示意图。
图4为图1中测试通道外部壳体的结构示意图。
图5为本实用新型第二具体实施方式的光路原理图。
图6为图5中上间隔板和下间隔板的的结构示意图。
图7为本实用新型第三具体实施方式的光路原理图。
图8为图7中上间隔板和下间隔板的的结构示意图。
图9为本实用新型第四具体实施方式的光路原理图。
图10为本实用新型第五具体实施方式的光路原理图。
图11为本实用新型第六具体实施方式的光路原理图。
图12为本实用新型第七具体实施方式的光路原理图。
图13为本实用新型第八具体实施方式的光路原理图。
图14为图13中上齿板的结构示意图。
图15为图13中上间隔板的结构示意图。
图16为本实用新型第九具体实施方式中测试通道的使用状态参考图。
附图标记说明：
1-被测试光纤；      2-光源；                 3-光功率计；
4-测试通道；        4-1-下齿板；             4-2-上齿板；
4-3-下间隔板；      4-4-上间隔板；           4-5-弹簧；
4-6-扣装件；        5-光纤弯曲损耗监测仪器； 6-上位处理器；
7-光时域反射计；    8-1×n光分路器；         9-1×n光合路器；
10-反射镜；         11-2×n光分路器；        12-1×2光分路器；
13-通孔。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2所示，本实用新型包括供被测试光纤1穿过的测试通道4、与被测试光纤1相接的光纤弯曲损耗监测仪器5和根据光纤弯曲损耗监测仪器5所测试数值相应推算得出导致被测试光纤1发生弯曲的外应力值的上位处理器6，所述光纤弯曲损耗监测仪器5与上位处理器6相接。所述测试通道4包括外应力作用下相应压弯被测试光纤1的测试通道外部壳体以及纵向对应布设在所述测试通道外部壳体内部上下两侧的多个上间隔板4-4和多个下间隔板4-3，所述上间隔板4-4和下间隔板4-3呈交错布设且二者的头部间形成供被测试光纤1穿过的纵向测试通道。所述上间隔板4-4和下间隔板4-3对应布设在被测试光纤1上下两侧。所述被测试光纤1为外部包有多层光纤保护层的光纤。
所述测试通道外部壳体包括下齿板4-1和布设在下齿板4-1正上方的上齿板4-2，所述下间隔板4-3布设在下齿板4-1顶部，上间隔板4-4布设在上齿板4-2底部，所述上齿板4-2和下齿板4-1之间通过多个纵向布设的弹性软支撑进行支撑固定，所述下齿板4-1、上齿板4-2、下间隔板4-3、上间隔板4-4和所述弹性软支撑组装为一体。所述弹性软支撑为弹簧4-5或者由海绵或泡沫材料制成的弹性支撑体。本实施例中，所述弹性软支撑为弹簧4-5。
结合图3、图4，本实施例中，所述上间隔板4-4和下间隔板4-3的头部为板状，所述下齿板4-1的截面形状为U形槽，上齿板4-2为倒扣在下齿板4-1上的U形盖。所述光纤弯曲损耗监测仪器5为分别与被测试光纤1前后端部相接的光源2和光功率计3，所述光功率计3与上位处理器6相接。本实施例中，所述测试通道4的数量为一个。
实际使用过程中，正常工作情况下，所述U形盖在通过弹簧4-5支撑在下齿板4-1正上方且被测试光纤1从其内部纵向测试通道中连续穿过；当U形盖受到外应力作用下克服弹簧4-5的弹性支撑作用向下弯曲时，安装在U形盖上的上间隔板4-4随所述U形盖一道向下运动并使得被测试光纤1相应部位向下弯曲；被测试光纤1相应部位向下弯曲的同时，光功率计3对被测试光纤1的输出功率Pout进行同步测试(此输出功率Pout对应的输入功率为Pin)，并将所测得的输出功率Pout送入上位处理器6；所述上位处理器6根据公式Pout＝Pinexp(-rs)以及与不同弯曲长度和弯曲半径相对应的弯曲损耗系数，即可推算得出所述U形盖上所受外应力的大小，式中Pout为被测试光纤1的输出功率，Pin为被测试光纤1的输入功率，r为弯曲损耗系数，s为弯曲长度。
实际加工制作过程中，也可将下齿板4-1制作为活动盖，同理通过光源2和光功率计3相配合使用实现对作用在下齿板4-1的外应力大小进行监测；同时，也可根据实际具体需要，将上间隔板4-4和下间隔板4-3制作为锯齿状、半球状或棒槌状等其它形状。
实施例2
如图5、图6所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述上间隔板4-4和下间隔板4-3的头部为锯齿状；并且所述测试通道4的数量为多个，所述光功率计3的数量为多个，且多个测试通道4中所穿过多根被测试光纤1的后端部分别与多个光功率计3相接，所述多根被测试光纤1的前端部与光源2之间通过一个1×n光分路器8进行连接，测试通道4和光功率计3的数量均为n。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。
实施例3
如图7、图8所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述上间隔板4-4和下间隔板4-3的头部为棒槌状；并且所述测试通道4的数量为多个，所述光功率计3的数量为一个，且多个测试通道4中所穿过多根被测试光纤1的后端部分别与光功率计3相接，所述多根被测试光纤1的前端部与光源2之间通过一个1×n光分路器8进行连接，多根被测试光纤1的前端部与光功率计3之间通过一个1×n光合路器9进行连接；n为测试通道4的数量。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。
实施例4
如图9所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述光纤弯曲损耗监测仪器5为均与被测试光纤1前端部相接的光源2和光功率计3，被测试光纤1的后端部接有反射镜10，所述光源2和光功率计3与被测试光纤1的前端部间通过1×2光分路器12进行连接。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。
实施例5
如图10所示，本实施例中，与实施例4不同的是：所述测试通道4的数量为多个；所述反射镜10的数量为多个，且多个测试通道4中所穿过多根被测试光纤1的后端部分别与多个反射镜10相接，所述多根被测试光纤1的前端部与光源2和光功率计3之间通过一个2×n光分路器11进行连接，测试通道4和反射镜10的数量均为n，光功率计3的数量为一个。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例4相同。
实施例6
如图11所示，本实施例中，与实施例4不同的是：所述测试通道4的数量为多个；所述反射镜10的数量为一个，且多个测试通道4中所穿过多根被测试光纤1的后端部均与反射镜10相接，所述多根被测试光纤1的前端部与光源2和光功率计3之间通过一个2×n光分路器11进行连接，所述多根被测试光纤1的前端部与反射镜10之间通过1×n光合路器9进行连接。所述测试通道4的数量为n，光功率计3和反射镜10的数量均为一个。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例4相同。
实施例7
如图12所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述光纤弯曲损耗监测仪器5为与被测试光纤1前端部相接的光时域反射计7，所述光时域反射计7与上位处理器6相接；相应地，实际使用过程中，通过光时域反射计7和上位处理器6相配合使用对作用在U形盖的外应力大小进行监测。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。
实施例8
如图13、图14及图15所示，本实施例中，与实施例7不同的是：所述测试通道4的数量为多个；所述测试通道4的数量为多个，且多个测试通道4中所穿过多根被测试光纤1的前端部均通过一个1×n光分路器8与光时域反射计7相接，n为测试通道4的数量；所述下齿板4-1和上齿板4-2的截面形状为U形，并且下齿板4-1和上齿板4-2内部分别设置有供上间隔板4-4和下间隔板4-3安装的扣装件4-6，所述扣装件4-6与下齿板4-1或上齿板4-2加工制作为一体，能实现一次成型，并且上间隔板4-4和下间隔板4-3通过扣装件4-6分别插装在下齿板4-1和上齿板4-2上；所述上间隔板4-4和下间隔板4-3的头部对应设置有供被测试光纤1穿过的通孔13。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例7相同。
实施例9
如图16所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述上间隔板4-4和下间隔板4-3的头部对应设置有供被测试光纤1穿过的通孔13，并且上间隔板4-4和下间隔板4-3上所开设的通孔13位于同一直线上。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于光纤弯曲损耗的应力监测装置，其特征在于：包括供被测试光纤(1)穿过的测试通道(4)、与被测试光纤(1)相接的光纤弯曲损耗监测仪器(5)和根据光纤弯曲损耗监测仪器(5)所测试数值相应推算得出导致被测试光纤(1)发生弯曲的外应力值的上位处理器(6)，所述光纤弯曲损耗监测仪器(5)与上位处理器(6)相接；所述测试通道(4)包括外应力作用下相应压弯被测试光纤(1)的测试通道外部壳体以及纵向对应布设在所述测试通道外部壳体内部上下两侧的多个上间隔板(4-4)和多个下间隔板(4-3)，所述上间隔板(4-4)和下间隔板(4-3)呈交错布设且二者的头部间形成供被测试光纤(1)穿过的纵向测试通道；上间隔板(4-4)和下间隔板(4-3)对应布设在被测试光纤(1)上下两侧。
2.按照权利要求1所述的一种基于光纤弯曲损耗的应力监测装置，其特征在于：所述上间隔板(4-4)和下间隔板(4-3)的头部为板状、锯齿状、半球状或棒槌状。
3.按照权利要求1或2所述的一种基于光纤弯曲损耗的应力监测装置，其特征在于：所述测试通道外部壳体包括下齿板(4-1)和布设在下齿板(4-1)正上方的上齿板(4-2)，所述下间隔板(4-3)布设在下齿板(4-1)顶部，上间隔板(4-4)布设在上齿板(4-2)底部，所述上齿板(4-2)和下齿板(4-1)之间通过多个纵向布设的弹性软支撑进行支撑固定，所述下齿板(4-1)、上齿板(4-2)、下间隔板(4-3)、上间隔板(4-4)和所述弹性软支撑组装为一体。
4.按照权利要求3所述的一种基于光纤弯曲损耗的应力监测装置，其特征在于：所述下齿板(4-1)的截面形状为U形槽，上齿板(4-2)为倒扣在下齿板(4-1)上的U形盖。
5.按照权利要求1或2所述的一种基于光纤弯曲损耗的应力监测装置，其特征在于：所述上间隔板(4-4)和下间隔板(4-3)的头部对应设置有供被测试光纤(1)穿过的通孔(13)。
6.按照权利要求3所述的一种基于光纤弯曲损耗的应力监测装置，其特征在于：所述弹性软支撑为弹簧(4-5)或者由海绵或泡沫材料制成的弹性支撑体。
7.按照权利要求1或2所述的一种基于光纤弯曲损耗的应力监测装置，其特征在于：所述光纤弯曲损耗监测仪器(5)为分别与被测试光纤(1)前后端部相接的光源(2)和光功率计(3)，所述光功率计(3)与上位处理器(6)相接；所述测试通道(4)的数量为一个或多个。
8.按照权利要求1或2所述的一种基于光纤弯曲损耗的应力监测装置，其特征在于：所述光纤弯曲损耗监测仪器(5)为均与被测试光纤(1)前端部相接的光源(2)和光功率计(3)，被测试光纤(1)的后端部接有反射镜(10)；所述测试通道(4)的数量为一个或多个。
9.按照权利要求1或2所述的一种基于光纤弯曲损耗的应力监测装置，其特征在于：所述光纤弯曲损耗监测仪器(5)为与被测试光纤(1)前端部相接的光时域反射计(7)，所述光时域反射计(7)与上位处理器(6)相接。
10.按照权利要求1或2所述的一种基于光纤弯曲损耗的应力监测装置，其特征在于：所述被测试光纤(1)为外部包有多层光纤保护层的光纤。
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Granted publication date: 20100901

Termination date: 20111225