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1、(10)申请公布号 CN 102445217 A (43)申请公布日 2012.05.09 C N 1 0 2 4 4 5 2 1 7 A *CN102445217A* (21)申请号 201010502597.1 (22)申请日 2010.10.11 G01D 3/028(2006.01) G01N 21/17(2006.01) (71)申请人西安金和光学科技有限公司 地址 710075 陕西省西安市高新区高新四路 丹枫国际B座1501室 (72)发明人杜兵 (74)专利代理机构西安创知专利事务所 61213 代理人谭文琰 (54) 发明名称 一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置 (57) 。
2、摘要 本发明公开了一种消减温度影响的曲线型光 纤传感装置，包括供信号光纤穿过的曲线形测试 通道、与信号光纤相接的测试单元和与测试单元 相接的处理单元；曲线形测试通道包括外部壳体 以及布设在其内部的多组A侧变形齿和多组B侧 变形齿，多组A侧变形齿和多组B侧变形齿之间 呈交错布设且二者头部间形成供一个或多个信号 光纤穿过的曲线形通道；外部壳体包括外层壳体 和内层壳体且二者随温度变化发生伸缩变形的变 形量相同且二者的变形方向相反，则外部壳体所 受温度影响相互消减。本发明结构简单、设计合 理、加工制作方便、成本低且使用方式灵活、灵敏 度高、使用效果好，能有效消除或减少温度对测量 精度的影响，具有广阔的。
3、市场应用前景。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 2 页 CN 102445236 A 1/2页 2 1.一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置，其特征在于：包括供信号光纤(6)穿过 的曲线形测试通道(31)、与信号光纤(6)相接且对信号光纤(6)中的光信号功率变化量进 行同步测试的测试单元(5)和与测试单元(5)相接且对测试单元(5)的测试结果进行分析 处理的处理单元(7)；所述曲线形测试通道(31)包括在端部所施加外应力F的作用下能发 生变形并相应压弯信号光纤(6)的外部壳体以及连续布设在所述外部壳体。
4、内部相对两侧 的多组A侧变形齿(4-1)和多组B侧变形齿(4-2)，每一组A侧变形齿(4-1)均包括一个A 侧变形齿(4-1)或并排布设的多个A侧变形齿(4-1)，每一组B侧变形齿(4-2)均包括一个 B侧变形齿(4-2)或并排布设的多个B侧变形齿(4-2)，多组A侧变形齿(4-1)和多组B侧 变形齿(4-2)之间呈交错布设且二者的头部间形成供一个或多个信号光纤(6)穿过的曲线 形通道，A侧变形齿(4-1)和B侧变形齿(4-2)对应布设在信号光纤(6)两侧；所述外部壳 体包括能随温度变化发生伸缩变形的外层壳体(21)和能随温度变化发生伸缩变形且变形 量与外层壳体(21)的变形量相抵消的内层壳体。
5、，所述内层壳体布设在外层壳体(21)内部 且A侧变形齿(4-1)和B侧变形齿(4-2)均布设在所述内层壳体上。 2.按照权利要求1所述的一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置，其特征在于：所 述A侧变形齿(4-1)和B侧变形齿(4-2)均由能随温度变化发生伸缩变形的热变形材料、 磁致伸缩材料、电致伸缩材料或能吸收被监测对象并相应发生伸缩变形的材料制成，所述 外层壳体(21)上设置有多个透气孔(30)。 3.按照权利要求1所述的一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置，其特征在于：所 述A侧变形齿(4-1)和B侧变形齿(4-2)的外部均设置有一层或多层由能随温度变化发生 伸缩变形的热变形材料、磁致伸缩。
6、材料、电致伸缩材料或能吸收被监测对象并相应发生伸 缩变形的材料制成的伸缩变形层，所述外层壳体(21)上设置有多个透气孔(30)。 4.按照权利要求2所述的一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置，其特征在于：所 述信号光纤(6)的外部设置有一层或多层由能随温度变化发生伸缩变形的热变形材料、磁 致伸缩材料、电致伸缩材料或能吸收被监测对象并相应发生伸缩变形的材料制成的伸缩变 形层。 5.按照权利要求1至4中任一项权利要求所述的一种消减温度影响的曲线型光纤传感 装置，其特征在于：所述内层壳体包括两个相对布设的A侧内层壳体(22)和B侧内层壳体 (23)，所述A侧变形齿(4-1)安装在A侧内层壳体(22)。
7、，且B侧变形齿(4-2)安装在B侧内 层壳体(23)上。 6.按照权利要求5所述的一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置，其特征在于：所 述曲线形测试通道(31)中外层壳体(21)、所述内层壳体、A侧变形齿(4-1)、B侧变形齿 (4-2)和信号光纤(6)的膨胀系数满足公式： 外 L 外 T- 内 (L 1内 +L 2内 )T- 齿 (L 1齿 +L 2齿 )T- 纤 d 纤 T 0(2-1)，式中： 外 为外层壳体(21)所用材料的膨胀系数，L 外 为外层壳体(21)的长度， 内 为A侧内层壳体(22)和B侧内层壳体(23)所用材料的膨胀系数，L 1内 和L 2内 分别为A侧 内层壳体(22)。
8、和B侧内层壳体(23)的长度， 齿 为A侧变形齿(4-1)和B侧变形齿(4-2) 所用材料的膨胀系数，L 1齿 和L 2齿 分别为A侧变形齿(4-1)和B侧变形齿(4-2)的高度， 纤 为信号光纤(6)所用材料的膨胀系数，d 纤 为信号光纤(6)的直径，T为温度变化量。 7.按照权利要求1至4中任一项权利要求所述的一种消减温度影响的曲线型光纤传感 权 利 要 求 书CN 102445217 A CN 102445236 A 2/2页 3 装置，其特征在于：所述信号光纤(6)的一端设置有光反射装置。 8.按照权利要求1至4中任一项权利要求所述的一种消减温度影响的曲线型光纤传感 装置，其特征在于：。
9、所述信号光纤(6)为外部包有多层光纤保护层的光纤。 9.按照权利要求1至4中任一项权利要求所述的一种消减温度影响的曲线型光纤传感 装置，其特征在于：所述外部壳体整体呈螺旋状。 10.按照权利要求1至4中任一项权利要求所述的一种消减温度影响的曲线型光纤传 感装置，其特征在于：多组所述A侧变形齿(4-1)中相邻两组A侧变形齿(4-1)之间的间距 自所述外部壳体一端至另一端逐渐增大或逐渐减小，多组所述B侧变形齿(4-2)中相邻两 组B侧变形齿(4-2)之间的间距自所述外部壳体一端至另一端逐渐增大或逐渐减小。 权 利 要 求 书CN 102445217 A CN 102445236 A 1/7页 4 。
10、一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置 技术领域 0001 本发明属于光纤传感技术领域，尤其是涉及一种消减温度影响的曲线型光纤传感 装置。 背景技术 0002 除了专门用于测试温度参数的传感器外，温度参数的影响都是传感器走向实际应 用必须考虑的问题之一，而且精度越高的传感器越是重视温度参数的影响。现如今，消减传 感器温度影响的方法很多，大致可分为两类：从传感器的结构上来消减温度的影响和从数 据处理上来补偿温度的干扰。其中，后者需要温度传感器来补偿，若被补偿的传感器一致性 较差那就需要分别标定补偿，实际操作起来很麻烦；而前者需要适宜且精巧的结构补偿，因 而使传感器结构上趋于复杂，但在后续数据处理时。
11、较简单。综上，上述两种消减传感器温度 影响的方法各有千秋，在实际使用中都有大量的应用，选择哪种方法主要与使用的条件和 传感器的类型密切相关。 0003 光纤传感器相对于传统传感器具有诸多优点，其中精度高是其主要优点之一，如 现有的锯齿平板式光纤微弯传感器，其可探测的两个锯齿板之间距离变化的精度在0.1纳 米级别上，则不需要的膨胀系数势必会影响测试结果，因而温度补偿就是需重点考虑的问 题之一。如图1所示，在光纤光栅传感器中，桥式温度补偿是一种典型的常用方法之一，基 板二2和基板三3均采用膨胀系数为 2 的材料制成，基板一1采用膨胀系数为 1 的材料 制成，基板二2和基板三3并排设置且二者分别通过。
12、固定支点一11固定于基板一1上，光纤 光栅9的两端通过固定支点二12分别固定在基板二2和基板三3上，实际使用过程中要使 光纤光栅9的长度在温度变化时保持不变，则需满足公式 1 L 1 T- 2 (L 2 +L 3 )T 0(1-1)，式(1-1) 中L 2 和L 3 分别为基板二2和基板三3的长度，T为变化的温度量， L 1 为基板一1的长度；对式(1-1)进行简单变换得： 2 1 L 1 /(L 2 +L 3 )(1-2)，则基板 二2和基板三3的膨胀系数 2 与基板一1的膨胀系数 1 满足(1-2)式时，可基本消减光 纤光栅9受温度的影响。实际使用过程中，基板二2和基板三3也可以选用不同膨。
13、胀系数 的材料，这样只是使公式(1-1)和(1-2)略微复杂一点，其温度补偿原理是一样的。 0004 结合图2和图3，曲线型光纤传感装置是一种基于光纤弯曲损耗的高精度光纤传 感装置，其基本结构是：包括曲线型壳体4以及在连续布设在曲线型壳体4内部相对两侧的 多个A侧变形齿4-1和多个B侧变形齿4-2，A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2呈交错布设 且在二者的变形齿间夹有信号光纤6，信号光纤6通过与其相接的延长光纤8接测试单元 5，测试单元5与处理单元7相接，实际使用过程中，上述曲线型光纤传感装置在温度变化时 对测试非温度参数的测试精度会有较大的影响。 发明内容 0005 本发明所要解决的技术问题在。
14、于针对上述现有技术中的不足，提供一种消减温度 影响的曲线型光纤传感装置，其结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且使用方式灵 说 明 书CN 102445217 A CN 102445236 A 2/7页 5 活、灵敏度高、使用效果好，能有效消除或减少温度对测量精度的影响，具有广阔的市场应 用前景。 0006 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种消减温度影响的曲线型光 纤传感装置，其特征在于：包括供信号光纤穿过的曲线形测试通道、与信号光纤相接且对信 号光纤中的光信号功率变化量进行同步测试的测试单元和与测试单元相接且对测试单元 的测试结果进行分析处理的处理单元；所述曲线形测试通道包。
15、括在端部所施加外应力F的 作用下能发生变形并相应压弯信号光纤的外部壳体以及连续布设在所述外部壳体内部相 对两侧的多组A侧变形齿和多组B侧变形齿，每一组A侧变形齿均包括一个A侧变形齿或 并排布设的多个A侧变形齿，每一组B侧变形齿均包括 一个B侧变形齿或并排布设的多 个B侧变形齿，多组A侧变形齿和多组B侧变形齿之间呈交错布设且二者的头部间形成供 一个或多个信号光纤穿过的曲线形通道，A侧变形齿和B侧变形齿对应布设在信号光纤两 侧；所述外部壳体包括能随温度变化发生伸缩变形的外层壳体和能随温度变化发生伸缩变 形且变形量与外层壳体的变形量相抵消的内层壳体，所述内层壳体布设在外层壳体内部且 A侧变形齿和B侧。
16、变形齿均布设在所述内层壳体上。 0007 上述一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置，其特征是：所述A侧变形齿和B侧 变形齿均由能随温度变化发生伸缩变形的热变形材料、磁致伸缩材料、电致伸缩材料或能 吸收被监测对象并相应发生伸缩变形的材料制成，所述外层壳体上设置有多个透气孔。 0008 上述一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置，其特征是：所述A侧变形齿和B侧 变形齿的外部均设置有一层或多层由能随温度变化发生伸缩变形的热变形材料、磁致伸缩 材料、电致伸缩材料或能吸收被监测对象并相应发生伸缩变形的材料制成的伸缩变形层， 所述外层壳体上设置有多个透气孔。 0009 上述一种消减温度影响的曲线型光纤传感装。
17、置，其特征是：所述信号光纤的外部 设置有一层或多层由能随温度变化发生伸缩变形的热变形材料、磁致伸缩材料、电致伸缩 材料或能吸收被监测对象并相应发生伸缩变形的材料制成的伸缩变形层。 0010 上述一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置，其特征是：所述内层壳体包括两 个相对布设的A侧内层壳体和B侧内层壳体，所述A侧变形齿安装在A侧内层壳体，且B侧 变形齿安装在B侧内层壳体上。 0011 上述一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置，其特征是：所述曲线形测试通道 中外层壳体、所述内层壳体、A侧变形齿、B侧变形齿和信号光纤的膨胀系数满足公式： 0012 外 L 外 T- 内 (L 1内 +L 2内 )T- 。
18、齿 (L 1齿 +L 2齿 )T- 纤 d 纤 T 0(2-1)， 式中： 外 为外层壳体所用材料的膨胀系数，L 外 为外层壳体的长度， 内 为A侧 内层壳体和B侧内层壳体所用材料的膨胀系数，L 1内 和L 2内 分别为A侧内层壳体和B侧内层 壳体的长度， 齿 为A侧变形齿和B侧变形齿所用材料的膨胀系数，L 1齿 和L 2齿 分别为A侧 变形齿和B侧变形齿的高度， 纤 为信号光纤所用材料的膨胀系数，d 纤 为信号光纤的直径， T为温度变化量。 0013 上述一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置，其特征是：所述信号光纤的一端 设置有光反射装置。 0014 上述一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置。
19、，其特征是：所述信号光纤为外部 包有多层光纤保护层的光纤。 说 明 书CN 102445217 A CN 102445236 A 3/7页 6 0015 上述一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置，其特征是：所述外部壳体整体呈 螺旋状。 0016 上述一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置，其特征是：多组所述A侧变形齿 中相邻两组A侧变形齿之间的间距自所述外部壳体一端至另一端逐渐增大或逐渐减小，多 组所述B侧变形齿中相邻两组B侧变形齿之间的间距自所述外部壳体一端至另一端逐渐增 大或逐渐减小。 0017 本发明与现有技术相比具有以下优点： 0018 1、结构简单、设计合理且加工制作方便、加工制作成本。
20、低。 0019 2、使用操作简便且测试精度高，可以有效降低环境温度对光纤传感器的影响，使 该曲线型光纤传感装置使用更方便，成本更低。 0020 3、适用范围广，在消减温度影响的基础上，还可以实现监测多种气体、液体、磁场、 电场等参数的变化，扩展了该光纤传感装置的使用范围。 0021 4、经济及社会效益显著，实用价值高，可以低成本的构建传感器网络，不需要每个 传感器附近都设置一个温度传感器来补偿温度的变化，满足实际工程的需要。 0022 综上所述，本发明结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且使用方式灵活、灵 敏度高、使用效果好，能有效消除或减少温度对测量精度的影响，具有广阔的市场应用前 景。。
21、 0023 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 附图说明 0024 图1为现有带桥式温度补偿的光纤光栅传感器的结构示意图。 0025 图2为本发明的结构示意图。 0026 图3为现有曲线型光纤传感装置测试通道的结构示意图。 0027 图4为本发明曲线形测试通道第一具体实施方式的结构示意图。 0028 图5为本发明曲线形测试通道第二具体实施方式的结构示意图。 0029 图6为本发明曲线形测试通道第三具体实施方式的结构示意图。 0030 附图标记说明： 0031 1-基板一； 2-基板二； 3-基板三； 0032 4-曲线形壳体； 4-1-A侧变形齿； 4-2-B侧变形齿。
22、； 0033 5-测试单元； 6-信号光纤； 7-处理单元； 0034 8-延长光纤； 9-光纤光栅； 11-固定支点一； 0035 12-固定支点二； 20-固定支点三； 21-外层壳体； 0036 22-A侧内层壳体； 23-B侧内层壳体； 27-变形层一； 0037 28-变形层二； 30-透气孔； 31-曲线形测试通道。 具体实施方式 0038 实施例1 0039 如图2、图4所示的一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置，包括供信号光纤6 穿过的曲线形测试通道31、与信号光纤6相接且对信号光纤6中的光信号功率变化量进行 说 明 书CN 102445217 A CN 102445236 A。
23、 4/7页 7 同步测试的测试单元5和与测试单元5相接且对测试单元5的测试结果进行分析处理的处 理单元7。结合图4，所述曲线形测试通道31包括在端部所施加外应力F的作用下能发生 变形并相应压弯信号光纤6的外部壳体以及连续布设在所述外部壳体内部相对两侧的多 组A侧变形齿4-1和多组B侧变形齿4-2，每一组A侧变形齿4-1均包括一个A侧变形齿 4-1或并排布设的多个A侧变形齿4-1，每一组B侧变形齿4-2均包括一个B侧变形齿4-2 或并排布设的多个B侧变形齿4-2，多组A侧变形齿4-1和多组B侧变形齿4-2之间呈交错 布设且二者的头部间形成供一个或多个信号光纤6穿过的曲线形通道，A侧变形齿4-1和。
24、B 侧变形齿4-2对应布设在信号光纤6两侧。本实施例中，每一组A侧变形齿4-1均包括一 个A侧变形齿4-1，且每一组B侧变形齿4-2均包括一个B侧变形齿4-2，相应地，多组A侧 变形齿4-1和多组B侧变形齿4-2的头部间形成供一个信号光纤6穿过的曲线形通道。所 述信号光纤6具体通过延长光纤8与测试单元5相接，所述测试单元5为分别与信号光纤 6的前后端部相接的光源和光功率计。 0040 所述外部壳体包括能随温度变化发生伸缩变形的外层壳体21和能随温度变化发 生伸缩变形且变形量与外层壳体21的变形量相抵消的内层壳体，所述内层壳体布设在外 层壳体21内部且A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2均布设在所。
25、述内层壳体上。实际加工 制作时，外层壳体21与所述内层壳体之间通过固定支点三20进行固定连接。本实施例中， 所述外部壳体整体呈螺旋状。 0041 实际使用过程中，在外应力F的作用下，当所述外部壳体两端的相对位置变化时， 所述外部壳体内部的多组A侧变形齿4-1和多组B侧变形齿4-2之间的位置也会相应发生 改变，且在温度影响下，外层壳体21与所述内层壳体之间互相平行的节段随温度变化膨胀 或收缩的长度相互消减。 0042 本实施例中，所述内层壳体包括两个相对布设的A侧内层壳体22和B侧内层壳体 23，所述A侧变形齿4-1安装在A侧内层壳体22，且B侧变形齿4-2安装在B侧内层壳体 23上。 0043。
26、 实际使用过程中，为实现外层壳体21与所述内层壳体之间互相平行的节段随温 度变化膨胀或收缩的长度相互消减，则所述曲线形测试通道31中外层壳体21、所述内层壳 体、A侧变形齿4-1、B侧变形齿4-2和信号光纤6的膨胀系数满足公式： 0044 外 L 外 T- 内 (L 1内 +L 2内 )T- 齿 (L 1齿 +L 2齿 )T- 纤 d 纤 T 0(2-1)， 0045 式中： 外 为外层壳体21所用材料的膨胀系数，L 外 为外层壳体21的长度， 内 为 A侧内层壳体22和B侧内层壳体23所用材料的膨胀系数，L 1内 和L 2内 分别为A侧内层壳体 22和B侧内层壳体23的长度， 齿 为A侧变形。
27、齿4-1和B侧变形齿4-2所用材料的膨胀系 数，L 1齿 和L 2齿 分别为A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2的高度， 纤 为信号光纤6所用材料 的膨胀系数，d 纤 为信号光纤6的直径，T为温度变化量。可以看出，当外层壳体21、所述 内层壳体、A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2的膨胀系数满足公式(2-1)时，本发明在一定 的温度变化范围内不受温度变化的影响或者能较大程度上消减温度变化的影响，即补偿了 温度的变化对测试结果的影响。同时，在对测试结果的精度要求不是很高情况下，也可以去 掉光纤部分的膨胀系数计算项或变形齿部分的膨胀系数计算项。本实施例中，所述A侧变 形齿4-1和B侧变形齿4-2均由能。
28、随温度变化发生伸缩变形的热变形材料制成。所述信号 说 明 书CN 102445217 A CN 102445236 A 5/7页 8 光纤6的外部设置有一层或多层由能随温度变化发生伸缩变形的热变形材料制成的伸缩 变形层。 0046 具体而言：当去掉光纤部分的膨胀系数计算项时，所述曲线形测试通道31中外层 壳体21、所述内层壳体、A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2的膨胀系数满足公式 外 L 外 T- 内 (L 1内 +L 2内 )T- 齿 (L 1齿 +L 2齿 )T0。当去掉光纤部分和变形齿 部分的膨胀系数计算项时，所述曲线形测试通道31中外层壳体21和所述内层壳体的膨胀 系数满足公式 外 L。
29、 外 T- 内 (L 1内 +L 2内 )T0。 0047 这样，在基本消减了温度影响情况下，在外界物理量(具体为外应力F)的作用下 改变所述外部壳体两端的间距时，就同时改变沿所述外部壳体内部分布的多个A侧变形齿 4-1和多个B侧变形齿4-2之间的距离，拉伸或压缩所述外部壳体的两端并使所述外部壳体 整体伸长或缩短，就可以同时使沿所述外部壳体内部分布的多个A侧变形齿4-1和多个B 侧变形齿4-2相反运动或相对运动，并相应使A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2间的距离 拉大或缩小，从而就可以改变在A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2间所夹的信号光纤6的 弯曲半径，也即改变信号光纤6的弯曲损耗系数，从而。
30、改变了信号光纤6 内传输的光信号 的衰减大小，通过测试单元5检测到该光信号功率的变化并将该变化传递给处理单元7进 行分析处理后，便可得到消减温度影响条件下的作用在所述外部壳体上的物理量的大小。 0048 实际使用过程中，本发明还可以采用另一种检测方式，即所述外部壳体的两端位 置不变，此时所述A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2均由磁致伸缩材料、电致伸缩材料或能 吸收被监测对象并相应发生伸缩变形的材料制成，所述外层壳体21上设置有多个透气孔 30。另外，也可以在所述A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2的外部均设置有一层或多层由 磁致伸缩材料、电致伸缩材料或能吸收被监测对象并相应发生伸缩变形的材料制成。
31、的伸缩 变形层，同时所述外层壳体21上设置有多个透气孔30。同时，所述信号光纤6的外部设置 有一层或多层由磁致伸缩材料、电致伸缩材料或能吸收被监测对象并相应发生伸缩变形的 材料制成的伸缩变形层。 0049 采用此时检测方式进行检测时，当外界被监测物理量(即监测对象，具体为磁信 号、电信号或能被吸收的物质等)的变化导致A侧变形齿4-1、B侧变形齿4-2和信号光纤 6的体积发生伸缩变形或导致伸缩变形层发生伸缩变形时，相应使A侧变形齿4-1和B侧变 形齿4-2的高度发生变化，并使A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2间的距离拉大或缩小，从 而就可以改变在A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2间所夹的信号光纤。
32、6的弯曲半径，也即 改变信号光纤6的弯曲损耗系数，从而改变了信号光纤6内传输的光信号的衰减大小，通过 测试单元5检测到该光信号功率的变化并将该变化传递给处理单元7进行分析处理后，便 可得到消减温度影响条件下的被监测物理量的大小。 0050 如采用本发明探测空气中的氢气浓度时，则所述A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2 均由能吸收氢气并相应发生伸缩变形的金属钯或钯合金材料制成，也可以在A侧变形齿 4-1和B侧变形齿4-2的外侧均涂覆一层或多层由能吸收氢气并相应发生伸缩变形的金属 钯或钯合金材料制成的伸缩变形层。实际使用过程中，氢气通过外层壳体21上分布的透气 孔30进入到其内部，当氢气浓度发生改变。
33、时，金属钯或钯合金材料吸收氢气并随着氢气浓 度的变 化体积变大或变小，从而导致A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2间的距离拉大或缩 小，从而就可以改变在二者的变形齿间夹有的信号光纤6的弯曲半径，也即改变信号光纤6 说 明 书CN 102445217 A CN 102445236 A 6/7页 9 的弯曲损耗系数，从而改变了信号光纤6内传输的光信号的衰减大小，通过测试单元5检测 到该光信号功率的变化并将该变化传递给处理单元7进行分析处理，即可得到得到消减温 度影响情况下空气中氢气的浓度变化量。 0051 同理，信号光纤6外侧镀覆一层或多层由能吸收氢气并相应发生伸缩变形的金属 钯或钯合金材料制成的伸。
34、缩变形层时，在氢气浓度变化时导致该伸缩变形层的体积变化 时，也能得到使所述外部壳体内部所分布多个A侧变形齿4-1和多个B侧变形齿4-2之间 的距离发生改变的同等效果，从而达到监测物理量的目的。 0052 本实施例中，所述信号光纤6的一端设置有光反射装置。所述光反射装置可以是 光反射镜或光纤光栅等。所述光反射装置的作用是使信号光纤6内部传输的光信号可以两 次通过所述曲线形测试通道31的传感部位，从而使测试精度提高一倍。 0053 实际加工制作时，多组所述A侧变形齿4-1中相邻两组A侧变形齿4-1之间的间 距自所述外部壳体一端至另一端逐渐增大或逐渐减小，多组所述B侧变形齿4-2中相邻两 组B侧变形。
35、齿4-2之间的间距自所述外部壳体一端至另一端逐渐增大或逐渐减小。多组所 述A侧变形齿4-1与多组所述B侧变形齿4-2的齿高和齿形的弯曲曲率均自所述外部壳体 一端至另一端逐渐增大或逐渐减小。本实施例中，所述信号光纤6为外部包有多层光纤保 护层的光纤，如紧套光纤、碳涂覆光纤、聚酰亚胺涂覆光纤等；所述信号光纤6也可以是塑 料光纤、细径光纤(如裸光纤外径60或80微米的光纤)或光子晶体光纤。 0054 实施例2 0055 如图5所示，本实施例中，与实施例1不同的是：每一组A侧变形齿4-1均包括并 排布设的两个A侧变形齿4-1，每一组B侧变形齿4-2均包括并 排布设的两个B侧变形齿 4-2，相应地，多组。
36、A侧变形齿4-1和多组B侧变形齿4-2的头部间形成供两个信号光纤6穿 过的曲线形通道，从而达到能同时监测两项物理量变化的目的。实际使用过程中，也可以根 据实际监测需要，对每一组A侧变形齿4-1中所包括A侧变形齿4-1的数量和每一组B侧 变形齿4-2中所包括B侧变形齿4-2的数量进行相应调整。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。 0056 实施例3 0057 如图6所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述A侧变形齿4-1和B侧变形 齿4-2的外侧均涂覆有两个伸缩变形层，且两个伸缩变形层分别为用于监测甲烷气体含量 的变形层一27和起催化作用的变形层二28。如监测煤矿。
37、井下的甲烷气体含量时，在A侧变 形齿4-1和B侧变形齿4-2的表面上均镀覆一层体积易变化的高分子材料层(如聚乙烯) 作为变形层一27，然后再在变形层一27上在蒸镀一层铂膜作为变形层二28，当空气中有甲 烷分子时，甲烷通过外层壳体21上的透气孔30扩散进入其内部，在铂膜的催化作用下氧化 放热使变形层一27的高分子材料层受热膨胀，从而使所述内层壳体上布设的多组A侧变形 齿4-1和多组B侧变形齿4-2之间的距离改变，从而就可以改变在A侧变形齿4-1和B侧 变形齿4-2之间的信号光纤6的弯曲半径，也即改变信号光纤6的弯曲损耗系数，从而改变 了信号光纤6内传输的光信号的衰减大小，通过测试单元5检测到该光。
38、信号功率的变化并 将该变化传递给处理单元7进行分析处理，即可得到甲烷气体浓度的变化量。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。 0058 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明 说 明 书CN 102445217 A CN 102445236 A 7/7页 10 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，均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。 说 明 书CN 102445217 A CN 102445236 A 1/2页 11 图1 图2 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102445217 A CN 102445236 A 2/2页 12 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102445217 A 。