一种塑料光纤传感器的制作方法

1.本实用新型涉及光电探测器技术领域，尤其涉及一种塑料光纤传感器。


背景技术：

2.随着科技的发展，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中，光纤传感器备受青睐，光纤具有众多优异的性能，例如：具有抗电磁和原子辐射干扰的性能，以及径细、质软、重量轻等机械性能。
3.在光纤传感器中，塑料光纤传感器是近些年新崛起的传感技术，相比传统的玻璃光纤传感器，塑料光纤传感器具有机械强度大、芯径大、成本低、以及封装简单等优点。然而，目前多数塑料光纤传感器灵敏度等性能方面还有待提高。
4.上述背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的实用新型构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种塑料光纤传感器及光纤传感器，以解决上述背景技术问题中的至少一种问题。
6.为达到上述目的，本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：
7.一种塑料光纤传感器，包括led光源、增敏塑料光纤、光电探测器、连接结构件、空芯软管、以及固定环片；其中，所述空芯软管内设置有可供所述增敏塑料光纤通过的贯通孔，所述增敏塑料光纤放置于所述贯通孔中，增敏塑料光纤的两端突伸出空芯软管；所述空芯软管通过所述固定环片与连接结构件固定连接。
8.在一些实施例中，所述连接结构件包括第一连接结构件、第二连接结构件；所述led光源通过第一连接结构件与所述增敏塑料光纤的一端耦合，所述光电探测器通过第二连接结构件与所述增敏塑料光纤的另一端耦合。
9.在一些实施例中，所述固定环片包括第一固定环片以及第二固定环片，所述空芯软管与所述第一连接结构件、第二连接结构件分别通过所述第一固定环片、第二固定环片连接固定。
10.在一些实施例中，所述增敏塑料光纤、led光源、以及光电探测器被设置成同轴对接。
11.在一些实施例中，所述增敏塑料光纤的一侧设置有漏光区。
12.在一些实施例中，所述增敏塑料光纤与第一连接结构件、第二连接结构件通过胶粘、螺纹紧固、或者卡扣压迫进行固定。
13.在一些实施例中，所述第一连接结构件和第二连接结构件内部分别设置有容纳led光源和容纳光电探测器的空间。
14.在一些实施例中，所述第一连接结构件、第二连接结构件与所述第一固定环片、第二固定环片的连接固定方式为粘接、热缩之一种或者几种的组合。
15.在一些实施例中，所述增敏塑料光纤直径范围为0.20mm至2.00mm之间，所述漏光区210的表面积占总增敏塑料光纤表面积的比例小于等于50％。
16.在一些实施例中，所述led光源为中心波长为400nm-1100nm的红外发射管。
17.本实用新型技术方案的有益效果是：
18.相较于现有技术，本实用新型塑料光纤传感器及光纤传感器无需灌胶封装、且带有限位结构、外观结构美观。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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。
20.图1是根据本实用新型一个实施例塑料光纤传感器的示意图；
21.图2是根据本实用新型一个实施例塑料光纤传感器的部分剖切图示；
22.图3中的a、b、c、d四个图分别是根据本实用新型四个实施例塑料光纤传感器的立体结构图示；
23.图4中的a、b、c三个图分别是根据本实用新型三个实施例塑料光纤传感器的增敏塑料光纤的示意图；
24.图5是根据本实用新型一个实施例塑料光纤传感器应用于测量人体关节弯曲角度的示意图。
具体实施方式
25.为了使本实用新型实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
26.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。
27.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实用新型实施例和简化描述，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实用新型的限制。
28.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一个或者更多该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
29.参照图1、图2所示，本实用新型实施例提供的一种塑料光纤传感器200，包括led光源20、增敏塑料光纤21、光电探测器22、连接结构件、空芯软管24、以及固定环片；其中，所述空芯软管24内设置有可供所述增敏塑料光纤21通过的贯通孔，所述增敏塑料光纤21放置于所述贯通孔中，增敏塑料光纤21的两端突伸出空芯软管24；所述空芯软管24通过所述固定环片与连接结构件固定连接。
30.具体的，所述连接结构件包括第一连接结构件23、第二连接结构件23'；所述固定环片包括第一固定环片25、以及第二固定环片25'；所述led光源20通过第一连接结构件23与所述增敏塑料光纤21的一端耦合，所述光电探测器22通过第二连接结构件23'与所述增敏塑料光纤21的另一端耦合；所述空芯软管24与所述第一连接结构件23、第二连接结构件23'分别通过所述第一固定环片25、第二固定环片25'连接固定。
31.所述增敏塑料光纤21、led光源20、以及光电探测器22被设置成同轴对接；其中，所述led光源20以及光电探测器22分别通过导线3连接外部器件。
32.如图4中的a图、b图、c图所示，所述塑料光纤传感器采用光强解调原理，所述增敏塑料光纤21的一侧设置有漏光区210，弯曲时会产生光损耗变化，并能够识别弯曲的正反方向。所述增敏塑料光纤直径范围为0.20mm至2.00mm之间，所述漏光区210的表面积占总增敏塑料光纤表面积的比例小于等于50％，所述漏光区位于光纤沿轴线截面的一侧。
33.在一些实施例中，所述漏光区210可由带有皮层的塑料光纤经打磨去除部分包层和纤芯后得到，皮层材料为pa。所述漏光区210可以为锯齿状、平面状、或者磨砂状，在本实用新型实施例中不作特别限制，无论是何种形状，只要不脱离本创作的主旨，均应属于本专利的保护范围。
34.具体的，定义漏光区210位于弯曲外侧为正向弯曲方向，而位于弯曲内侧为反向弯曲方向，增敏塑料光纤21传输光损耗为m，设定增敏塑料光纤21平直态光损耗为m0。则当增敏塑料光纤由平直态正向弯曲时，m会增大；而反向弯曲时，m会减小，因此，通过对比m和m0大小就可判断弯曲方向。
35.在一些实施例中，所述漏光区210可以通过模具热压成型法、铣削或磨削加工成型法、手工研磨法等，去掉部分包层和纤芯后制得。
36.在一些实施例中，所述led光源20为中心波长为940nm的红外发射管；对应的，所述光电探测器22为中心波长为940nm的红外接收管。在一些实施例中，所述增敏塑料光纤由直径0.75mm的普通裸塑料光纤经打磨去除部分包层和纤芯后制得；所述第一固定环片、第二固定环片为pvc热缩管，pvc热缩管的长度为10mm。
37.在一些实施例中，增敏塑料光纤与第一连接结构件23、第二连接结构件23'通过胶粘固定。第一连接结构件23和第二连接结构件23'内部分别设置有容纳led光源20和容纳光电探测器22的空间，以及允许增敏塑料光纤通过的连接孔。在一些实施例中，第一连接结构件23、第二连接结构件23'采用赛钢材质，即pom。空芯软管材料选择硅胶，内部带有贯通孔，可供弯曲增敏塑料光纤通过。
38.在一些实施例中，增敏塑料光纤与第一连接结构件23、第二连接结构件23'的连接固定方式为螺纹旋紧压迫、或卡扣压迫。
39.所述第一连接结构件23、第二连接结构件23'与所述第一固定环片25、第二固定环片25'的连接固定方式为粘接、热缩之一种或者几种的组合。
40.参照图3中的a图、b图、c图、d图所示，在一些实施例中，所述连接结构件与所述空芯软管24的截面形状可以为圆形、三角形、正方形、梯形等。
41.参照图5所示，本实用新型实施例塑料光纤传感器200可制成智能护膝、智能护肘、或置于衣物内，用于检测膝关节、肘关节的弯曲角度。
42.可以理解的是，以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。
43.在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本实用新型的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。
44.此外，本实用新型的范围不旨在限于说明书中所述的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。本领域普通技术人员将容易理解，可以利用执行与本文所述相应实施例基本相同功能或获得与本文所述实施例基本相同结果的目前存在的或稍后要开发的上述披露、过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在将这些过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其范围内。