本发明涉及传感,具体而言,涉及一种耦合器、其制备方法与应用、及曲率测试系统。
背景技术:
1、现代传感技术已经与人类的日常生活难以分离,弯曲形变传感器也因其柔软、高弹性和可拉伸性等特点得到了十足的发展和广泛的应用。目前,利用电信号的柔性传感器的研究已经取得了很大进展,并且在许多领域得到了应用。电信号传感器基于电学原理,可以实现非接触式或接触式测量,具有响应速度快、价格较低等优点。然而其制作工艺复杂,易受外界电磁干扰的影响,而且不适用于高温、高压、强腐蚀等恶劣环境下的物体形状测量。
2、当前运营商相关设备或产品由于长期处于高温环境中,会发生各种微小形变,如不及时发现轻则影响设备使用性能,重则导致设备报废使网络瘫痪。现有的检测设备多以电传感器为主,在高温干扰下检测灵敏度严重降低,难以满足实际使用需求。迫切需要寻找一款先进、可靠的检测设备实时监测、巡视设备产品的运行状态,及时发现问题防止事故发生。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种耦合器、其制备方法与应用、及曲率测试系统,以解决现有技术中曲率检测设备易受环境影响,检测灵敏度不够的问题。
2、为了实现上述目的,根据本发明的第一方面,提供了一种耦合器,包括光纤和包裹光纤的聚二甲基硅氧烷(pdms)膜,该光纤包括d形光纤段,d形光纤段包括纤芯和光纤包层;当纤芯为圆形结构时,光纤包层为包覆于纤芯表面的d形结构;当纤芯为d形结构时,光纤包层包覆于纤芯的曲面上。
3、进一步地,纤芯为d形结构。
4、进一步地,当光纤包层直径为125μm、纤芯直径为8.2μm时,耦合器的厚度为0.1-0.3mm,d形光纤段的厚度为58.5-66.5μm,上述光纤为不含涂覆层的单模光纤。
5、进一步地,光纤中还包括过渡光纤段,过渡光纤段包括第一过渡光纤段和第二过渡光纤段,第一过渡光纤段和第二过渡光纤段分别位于d形光纤段的两侧,过渡光纤段的厚度沿靠近d形光纤段向远离d形光纤段的方向呈抛物线形增长。
6、进一步地,第一过渡光纤段和第二过渡光纤段的长度相同。
7、进一步地,d形光纤段和过渡光纤段的长度比为1:(1-2)。
8、进一步地,过渡光纤段的最小厚度与d形光纤段的厚度相同。过渡光纤段的最大厚度与光纤包层直径相同。
9、根据本发明的第二方面,还提供了一种新型耦合器的制备方法,包括如下步骤:
10、s1,制备pdms膜;对光纤进行抛磨,得到包含d形光纤段的光纤;
11、s2,将pdms膜包覆于光纤表面,得到耦合器。
12、根据本发明的第三方面,提供了一种新型耦合器在曲率测试系统中的应用。
13、根据本发明的第四方面,提供了一种曲率测试系统,包括宽带光源、耦合器和光谱仪,耦合器的一端与宽带光源相连,耦合器的另一端与光谱仪相连,该耦合器为本发明第一方面的耦合器或本发明第二方面制得的耦合器。
14、应用本发明的技术方案,采用光纤柔性传感技术,将具有高弹性、高柔韧性、良好的高低温稳定性、疏水性的pdms膜包覆于光纤表面,增加光纤的柔韧性、延展性和耐候性;通过设置d形光纤段,可以使光纤中的光逸出到外界环境中,导致损耗增大,以光信号的变化表征外界环境的变化,其反应较为灵敏,并且通过设计过渡光纤段,可以提高耦合器的力学性能,改善其加工性能,更适合在产业上应用。
1.一种耦合器,其特征在于,包括光纤和包裹所述光纤的pdms膜;所述光纤包括d形光纤段,所述d形光纤段包括纤芯和光纤包层;当所述纤芯为圆形结构时,所述光纤包层为包覆于所述纤芯表面的d形结构;当所述纤芯为d形结构时,所述光纤包层包覆于所述纤芯的曲面上。
2.根据权利要求1所述的耦合器,其特征在于,所述纤芯为d形结构。
3.根据权利要求2所述的耦合器,其特征在于,当所述光纤包层直径为125μm、纤芯直径为8.2μm时,所述耦合器的厚度为0.1-0.3mm,所述d形光纤段的厚度为58.5-66.5μm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的耦合器,其特征在于,所述光纤还包括过渡光纤段,所述过渡光纤段包括第一过渡光纤段和第二过渡光纤段,所述第一过渡光纤段和所述第二过渡光纤段分别位于所述d形光纤段的两侧,所述过渡光纤段的厚度沿靠近所述d形光纤段向远离所述d形光纤段的方向呈抛物线形增长。
5.根据权利要求4所述的耦合器,其特征在于,所述第一过渡光纤段和所述第二过渡光纤段的长度相同。
6.根据权利要求5所述的耦合器,其特征在于,所述d形光纤段和所述过渡光纤段的长度比为1:(1-2)。
7.根据权利要求4所述的耦合器,其特征在于,所述过渡光纤段的最小厚度与所述d形光纤段的厚度相同,所述过渡光纤段的最大厚度与所述光纤包层的直径相同。
8.一种根据权利要求1至7中任一项所述的耦合器的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
9.一种根据权利要求1至7中任一项所述的耦合器在曲率测试系统中的应用。
10.一种曲率测试系统,包括光源、耦合器和光谱仪,所述耦合器的一端与所述光源相连,所述耦合器的另一端与所述光谱仪相连,其特征在于,所述耦合器为权利要求1至7中任一项所述的耦合器。
