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专利名称：耐高温光纤振动传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤传感器，特别是一种耐高温的光纤传感器。
背景技术：
目前对发动机参数的测试，已有的产品均采用电的方法，典型的有应变片法、电探 针法等，其具有很多缺点，如抗干扰能力差、测试范围窄、环境适应性差等。国内有些研究机构在研究光纤传感器产品的工作原理，但只是停留在原理样机阶 段，未生产出可用于实测的产品。且国外耐高温光纤振动传感组件对我国禁运。

发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种耐高温、使用寿命更长的光 纤振动传感器。一种耐高温光纤传感探头，包括外壳、设置在外壳内部的发射光纤和接收光纤，还 包括设置在所述发射光纤出光口的准直透镜，所述外壳依次设置高温接触部和过渡管。本发明的耐高温光纤传感探头，其中所述高温接触部为8mm-12mm，所述过渡管为 144mm-148mmο本发明的耐高温光纤传感探头，其中所述高温接触部为10mm，所述过渡管为 146mmο本发明的耐高温光纤传感探头，其中所述过渡管上设置夹持部。本发明的耐高温光纤传感探头，其中所述高温接触部和所述过渡管采用金属制 成。本发明的耐高温光纤传感探头，其中所述高温接触部和所述过渡管采用不锈钢或 者铜。本发明的耐高温光纤传感探头，其中所述发射光纤为1根光纤，并设置在所述6根 接收光纤的中部。一种采用上述的耐高温光纤传感探头的耐高温光纤振动传感器，还包括一端连接 所述耐高温光纤传感探头的传输光缆，所述传输光缆的另一端连接光电变换器。本发明的耐高温光纤振动传感器，其中所述光电变换器包括发射电路和光接收电 路，所述发射电路包括分别连接恒流驱动装置的偏置装置、缓启动装置和激光器，所述光接 收电路包括依次连接的光接收装置、前置放大装置、主放大装置和匹配输出装置。本发明的耐高温光纤振动传感器，其中所述偏置装置设定所述激光器启动的阈 值；所述缓启动装置采用积分电路，用以缓慢增加电流；所述恒流驱动装置进行整流、滤波和稳压，并调节所述激光器工作电流。所述光接收装置与所述传输光缆耦合，用于接收所述传输光缆传输回来的光信 号，并进行光电转换，形成电信号传输；
所述前置放大装置用于将所述光接收装置传来的电信号进行放大；所述主放大装置用于将电信号进一步放大，以提供所述匹配输出装置所需要的增
■、Λ
M ；所述匹配输出装置根据需要将电信号进行输出。由于外壳采用加长探头前端金属管的设计，把探头前端650°C的高温经过一段金 属管的传导后降到200°C以下，这样把粘胶位置移到金属管的尾端以连接传输光缆，从而可 以解决650°C高温工作的问题。且准直透镜采用熔融石英材料，使得耐高温光纤传感探头的耐高温和耐温度冲击 性能都很好，从而保证了耐高温光纤传感探头的使用寿命更长，从而保证光纤振动传感器 的使用寿命更长。


图1是本发明耐高温光纤振动传感器的框图；图2是本发明耐高温光纤振动传感器的发射电路和光接收电路原理图；图3是本发明耐高温光纤振动传感器的光纤探头结构示意图；图4是图3的A-A音视图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明耐高温光纤振动传感器的实施方式进行详细说明。参见图1，本发明的耐高温光纤振动传感器包括光电变换器1、连接光电变换器1 的传输光缆2和设置在传输光缆2 —端的耐高温光纤传感探头3。参见图2，光电变换器1包括发射电路11和光接收电路12，发射电路11包括分别 连接恒流驱动装置113的偏置装置111、缓启动装置112和激光器114，光接收电路12包括 依次连接的光接收装置121、前置放大装置122、主放大装置123和匹配输出装置124。偏置装置111设定激光器114启动的阈值，即激光器114开始发光的基本电流值， 一股设置为20mA ；缓启动装置112采用积分电路，用以缓慢增加电流，以保护激光器114 ；恒流驱动装置113进行整流、滤波和稳压，将电压稳定在正负5V，并根据激光器 114实际工作的情况，通过调整恒流驱动装置113中设置的可调电阻来调节提供给激光器 114的电流。发射电路11以恒定的驱动电流驱动激光器114发光，为了使激光器有较长的工作 寿命，在发光功率满足使用要求的情况下，例如40Mw，其驱动电流不宜过大，一股设在阈值 的两倍处。激光器114输出的恒定功率光信号经传输光缆2传输到耐高温光纤传感探头3， 照射到待测发动机叶片后，反射光信号再由耐高温光纤传感探头3接收，经传输光缆2传输 后，由光接收电路12将其转换成相应的电信号供后级分析使用。光接收装置121与传输光缆2耦合，设置光电二极管，用于接收传输光缆2传输回 来的光信号，并进行光电转换，形成电信号传输；前置放大装置122用于将光接收装置121传来的电信号进行放大，由于噪声对整个放大器的输出噪声影响很大，因此，前置放大装置122采用低噪声放大器。主放大装置123用于将电信号进一步放大，以提供足够的增益，保证将信号放大 到匹配输出装置124所需要的幅度；匹配输出装置124根据需要将电信号进行输出。参见图3，本发明的耐高温光纤振动传感器的耐高温光纤传感探头3，包括外壳 301、设置在外壳301内部的发射光纤302和接收光纤303，烧制在发射光纤302出光口的准 直透镜304。参见图4，传输光缆2采用7根光纤进行传输，其中发射光纤302设置为一根光纤， 并设置在6根接收光纤303的中部。由于采用了准直透镜304，使得耐高温传感探头3距离发动机叶片的距离增加到 2 3mm，其照射到发动机叶尖的有效面积不会明显增大，光斑直径在3mm左右，由于航空发 动机叶尖的平均厚度也在3mm左右，所以其光能量利用率非常高，可以实现有效探测。准直透镜304采用熔融石英材料，使得耐高温光纤传感探头3的耐高温和耐温度 冲击性能都很好，从而保证了耐高温光纤传感探头3的使用寿命更长，从而保证光纤振动 传感器的使用寿命更长。为适应900°C工作温度，耐高温光纤传感探头3的外壳301从右端向左端依次设 置IOmm的高温接触部31和146mm的过渡管32，高温接触部31用于接触探测发动机叶片 时900°C的高温部分，高温接触部31和过渡管32采用耐高温材料，该耐高温材料为金属或 者其他耐高温材料，例如不锈钢、铜等，发射光纤302和接收光纤303同样采用耐高温的光 纤，高温通过IOmm的高温接触部32和146mm的过渡管32后900°C的高温可以降到200°C 以下，这样后端就可以使用耐温200°C以下的材料，例如粘接胶等连接传输光缆2。其中高温接触部31可以为8mm-12謹，过渡管32可以为144謹-148謹。过渡管32上还设置夹持部32a，从而可以通过夹具将耐高温光纤传感探头3固定 在发动机的外壁上以检测发动机叶片。由于外壳301采用加长探头前端金属管的设计，把探头前端650°C的高温经过一 段金属管的传导后降到200°C以下，这样把粘胶位置移到金属管的尾端以连接传输光缆2， 从而可以解决650°C高温工作的问题。以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行 限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案 做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
一种耐高温光纤传感探头，包括外壳(301)、设置在外壳(301)内部的发射光纤(302)和接收光纤(303)，其特征在于，还包括设置在所述发射光纤(302)出光口的准直透镜(304)，所述外壳(301)依次设置高温接触部(31)和过渡管(32)。
2.根据权利要求1所述的耐高温光纤传感探头，其特征在于，所述高温接触部(31)为 8mm-12mm，所述过渡管(32)为 144mm-148mm。
3.根据权利要求2所述的耐高温光纤传感探头，其特征在于，所述高温接触部(31)为 10mm，所述过渡管(32)为146mm。
4.根据权利要求3所述的耐高温光纤传感探头，其特征在于，所述过渡管(32)上设置 夹持部(32a)。
5.根据权利要求4所述的耐高温光纤传感探头，其特征在于，所述高温接触部(31)和 所述过渡管(32)采用金属制成。
6.根据权利要求5所述的耐高温光纤传感探头，其特征在于，所述高温接触部(31)和 所述过渡管(32)采用不锈钢或者铜。
7.根据权利要求6所述的耐高温光纤传感探头，其特征在于，所述发射光纤(302)为1 根光纤，并设置在所述6根接收光纤(303)的中部。
8.一种采用如权利要求1-7任一项所述的耐高温光纤传感探头的耐高温光纤振动传 感器，其特征在于，还包括一端连接所述耐高温光纤传感探头(3)的传输光缆(2)，所述传 输光缆(2)的另一端连接光电变换器(1)。
9.根据权利要求8所述的耐高温光纤振动传感器，其特征在于，所述光电变换器(1) 包括发射电路(11)和光接收电路(12)，所述发射电路(11)包括分别连接恒流驱动装置 (113)的偏置装置(111)、缓启动装置(112)和激光器(114)，所述光接收电路(12)包括 依次连接的光接收装置(121)、前置放大装置(122)、主放大装置(123)和匹配输出装置 (124)。
10.根据权利要求9所述的耐高温光纤振动传感器，其特征在于，所述偏置装置(111) 设定所述激光器(114)启动的阈值；所述缓启动装置(112)采用积分电路，用以缓慢增加电流；所述恒流驱动装置(113)进行整流、滤波和稳压，并调节所述激光器(114)工作电流。所述光接收装置(121)与所述传输光缆(2)耦合，用于接收所述传输光缆(2)传输回 来的光信号，并进行光电转换，形成电信号传输；所述前置放大装置(122)用于将所述光接收装置(121)传来的电信号进行放大；所述主放大装置(123)用于将电信号进一步放大，以提供所述匹配输出装置(124)所 需要的增益；所述匹配输出装置(124)根据需要将电信号进行输出。
全文摘要
一种耐高温光纤振动传感器，包括一端连接所述耐高温光纤传感探头的传输光缆，所述传输光缆的另一端连接光电变换器，所述耐高温光纤传感探头包括外壳、设置在外壳内部的发射光纤和接收光纤，还包括设置在所述发射光纤出光口的准直透镜，所述外壳依次设置高温接触部和过渡管。从而提供一种耐高温、使用寿命更长的光纤振动传感器。
文档编号G01H9/00GK101963526SQ20101028087
公开日2011年2月2日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者周雷, 张承, 褚保田 申请人:中国电子科技集团公司第八研究所