具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

本发明提供的光量子联轴管道光导纤维传感器，通过联轴管道改变光导纤维的弯曲度来检测被测物的物理量的变化，从而不受污秽、磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流等影响。该光量子联轴管道光导纤维传感器可用于安防、水位、液位、浮力、方向、风向、风速、升力、位移、震动、转动、压力、弯曲、应变、速度、加速度、电流、磁场、电压、湿度、温度、声场、流量、浓度、PH值和应变等物理量的检测。

请参阅图1和图2，本发明提供的光量子联轴管道光导纤维传感器包括管体11和至少一条光导纤维12，所述光导纤维12具有绕圈部121和与绕圈部121相连的连接部122，所述连接部122伸出管体11的外侧，可与检测设备(如光测量仪)或其它光量子联轴管道光导纤维传感器连接，所述绕圈部121设置于所述管体11中，绕圈部121的两端与管体11固定。本实施例中，所述绕圈部121半径初始值等于所用的光导纤维不产生明显损耗的最小曲率半径，所述管体11可变形使绕圈部121的半径变小使光损耗增加，当管体11可变形使绕圈部121的变大时，可使光损耗减少，本发明主要利用光损耗增加的情形来检测被测物体的物理量的变化，即在测物体的物理量的变化时，可通过管体11传动使光导纤维半径变大或变小。

本发明通过在被测物的物理量变化时，光测量仪检测到相应的损耗值通过提前记录的绕圈部不同半径值、物理量(如变形后的物理量、风速、风向、液位等)与损耗值基准关系表获取相应的半径值与物理量，完成相应应用场景的检测，该传感器无需外接电源，而且通过物理变形检测方式不易受恶劣环境的影响，大大提高了检测的精准度，可多个串联和并联组成光导纤维传感器网，适用于要求高稳定性、能实时、长寿命、大范围、超远距离的物理量检测。

在连接时，所述光导纤维12的连接部122可与其它光导纤维12的融接，也可设置一法兰头，使与其它光导纤维12的连接器连接，实现光信号传输。本发明的光量子联轴管道光导纤维传感器可直接置于待检测物处，通过待检测物的物理理变化时使管体11变形(如拉伸、压缩、摆动、转扭、旋转等)，使光导纤维12拉伸，从而使绕圈部121的半径变小使光损耗增加，或者半径变大使光损耗减少，光测量仪通过光导纤维12检测到光损耗。

请继续参阅图2，所述光导纤维12上设置有卡扣13，所述卡扣13上设置有用于固定光导纤维12的一端的固定孔(图中未标号)和至少一供光导纤维12穿过的活动孔(图中未标号)，活动孔的内径大于固定孔的内径，且固定孔与光导纤维12紧密配合，达到固定光导纤维12的作用。在制作时，所述光导纤维12的一端穿过固定孔伸出管体11的外侧，光导纤维12的另一端至少绕制一圈形成所述绕圈部121并从活动孔中穿出。所述绕圈部121为圆形，在绕圈部121变小时，光导纤维12传输的光在绕圈部121处会产生泄漏，使输出的光产生损耗。

进一步地，所述绕圈部121外设置有弹性件(图中未标号)，在常态下，使绕圈部121保持正圆，从而可精确检测线圈部121半径变小时被拉伸的长度。所述弹性件为橡胶圈或钢丝圈，在外力发生时该弹性件的作用力可忽略不计，在外力消失时(即恢复至自然状态下时)，该弹性件可使绕圈部121逐渐恢复至正圆。

本发明提供的光量子联轴管道光导纤维传感器可多个串联或并联，同一直线上的传感器轴心重合构成联轴传感器，由多个光导纤维传感器同时检测，可加大检测量程。

请参阅图3至6，在本发明的第二较佳实施例中，所述管体11包括球头件21、第一转接头22和第一套管23，所述球头件21的一部分与第一转接头22连接，所述球头件21的另一部分活动设置于第一套管23中，使第一转接头22可在第一套管23转动或一定角度(如0-120度)范围内摆动。

其中，所述管体11的横截面可为圆形、方形、正多边形等，具体根据被测量物体的检测场景设置。所述球头件21具有容纳所述绕圈部的腔体211，所述光导纤维包括至少两条用于检测方位的第一光导纤维24，所述第一转接头22相对第一套管23转动时，使两第一光导纤维24的绕圈部的半径变小使光损耗增加，如将第二较佳实施例的光量子联轴管道光导纤维传感器用于检测地质数据(如土地上移、下沉等)，又如在检测建筑物的结构变化时，通过不同的两第一光导纤维24的光损耗值，按上述的查表方式判断第一光导纤维24的拉伸长度，预测建筑物是否有裂缝及倾斜等。

进一步地，所述第一光导纤维24为4条、呈圆形排列，4条第一光导纤维24的绕圈部可位于同一高度处或不同高度处，4条所述第一光导纤维24可位于所排列圆形的四等分处，在第一转接头22在第一套管23摆动时，每个第一光导纤维24的绕圈部的变小尺寸不同(即光导纤维被拉伸的长度不同)，从而可检测同一检测点的上、下、左、右的光损耗值，从而可计算出检测点的变形方向和角度。

进一步地，所述光导纤维还包括至少一第二光导纤维25，所述第一光导纤维24围绕第二光导纤维25设置，通过四条第一光导纤维24围绕第二光导纤维25设置，可精确检测一转接头与第一套管23的移动方位和移动角度。

本发明的光量子联轴管道光导纤维传感器可多个串联横向预埋，如图9所示，第二、三较佳实施例的多个光量子联轴管道光导纤维传感器用于检测地质下沉(如图10所示的状态)或上凸时，可将多个光导纤维传感器串联横向预埋，当然本发明的光量子联轴管道光导纤维传感器可多个串联纵向预埋，如图11所示，光导纤维传感器产生光损耗时实时反馈至光测量仪端和数据处理服务器，该方式可用于检测地震波，根据各绕圈部被拉伸的长度和传感器偏移的方位，通过计算可预测地震。当然本发明也可以采用多个光导纤维传感器构成并联联轴，为更多领域的监测及预测提供可靠数据，如图12所示，光导纤维传感器构成并联联轴作为一个整体，可通过各传感器被拉伸的长度用于危楼是否会发生坍塌、倾斜、裂缝等的预测，通过多个传感器串联或并联的方式，可增加检测精度、加大检测量程。

为更好的理解本发明，以下结合图9、图10、图13对第三较佳实施例提供的光量子联轴管道光导纤维传感器检测用于检测地基下沉时的工作原理详细说明：

在检测时，可通过相邻三个光量子联轴管道光导纤维传感器共同检测，无论联轴的光导纤维传感器怎么弯曲，第一个光导纤维传感器的球头中心至第三个光导纤维传感器的球头中心的距离保持不变，即图13中a的长度不变，且是已知的。角B、角C可根据第二光导纤维25被拉伸的的长度按上述查表法得知，角A为180°-(角B+角C)。而角B、角C的角度可在相应光导纤维传感器被拉伸时，由光测量仪获取光导纤维传输的能量，根据半径值、物理量与损耗值基准关系表，查找角度。该据半径值、物理量与损耗值基准关系表可通过实验获得，存储在服务器中进行，以后计算时自动查找。同样地，第一套管23转动时，四根第一光导纤维24的拉伸值也可通过上述的基准关系表查找获得获取角度值，从而计算第一套管23转动的方位，实现方位检测。

本发明利用三角函数可得知下沉高度为：

h＝bsinC。

b为第一个光导纤维传感器的球头中心至第二个光导纤维传感器的球头中心的距离，根据正弦定理：a/sinA＝b/sinB＝c/sinC＝2R可知b＝(a/sinA)sinB；同样地，c为第二个光导纤维传感器的球头中心至第三个光导纤维传感器的球头中心的距离，根据正弦定理：a/sinA＝b/sinB＝c/sinC＝2R可知c＝(a/sinA)sinC。

因此，下沉高度h＝asinBsinC/sinA，从而可得知下沉高度数据。

请参阅图7和图8，所述管体11还包括第一伸缩内管26、套设于第一伸缩内管26上的第二套管27、与第一伸缩内管26同轴设置的第二转接头28、第三转接头29，所述第二套管27的一端连接第一转接头22，所述第一伸缩内管26的一端连接第二转接头28，第一伸缩内管26可伸缩使第一光导纤维24和第二光导纤维25有一定的拉伸空间，所述第一套管23与第三转接头29连接，第一光导纤维24和第二光导纤维25的绕圈部延伸出的两端分别固定于第二转接头28、第三转接头29使连接部的拉伸状态不会影响绕圈部的半径。

较佳地，所述第一光导纤维24和第二光导纤维25的连接部部分盘绕于所述第一伸缩内管26中，使位于第一伸缩内管26的光导纤维的长度大于绕圈部的最大弯曲半径，从而防止第一、第二光导纤维25拉断。该类传感器可用于地质位移、弯曲、倾斜、安防等领域。用于安防时，可在光导纤维传感器下方设置弹性恢复件，在获取到一次拉伸变化数据后，通过弹性恢复件使球头件21复位，从而可重复使用，由于管道和光导纤维的寿命均可达二十年以上，且不易受恶劣环境影响，因此本发明的光量子联轴管道光导纤维传感器的使用寿命长、检测精度高，传输距离远。

请参阅图14至图17，本发明提供的第四较佳实施例中，所述管体11包括第三套管31、设置于第三套管31中的内管内套管32、与内套管32同轴连接的第四转接头33、第五转接头34和斜切接头35，所述光导纤维包括至少两条用于检测风向的第三光导纤维36，所述内套管32中设置有支撑杆37、数量与第三光导纤维36相同的弹性件38，两第三光导纤维36的绕圈部的活动端与弹性件38的一端连接，弹性件38的另一端设置于支撑杆37上，斜切接头35设置于第三套管31中，可随第三套管31转动，所述斜切接头35的斜面与弹性件38触压，在其转动时使第三光导纤维36的绕圈部的半径变小使光损耗增加，在斜切接头35转动到初始位置时，由弹性件38使绕圈部复位，使光损耗减少逐渐恢复至初始值。

本发明第四较佳实施例的光量子联轴管道光导纤维传感器可用于检测风向等，风向仪的叶片可装置于第三套管31上，如图18所示，有风时，叶片可使第三套管31转动，从而使斜切接头35转动并改变其与弹性件38接触的位置，从而使弹性件38下移，带动第三光导纤维36拉伸，使第三光导纤维36的绕圈部的半径变小使光损耗增加，根据两第三光导纤维36的拉伸长度可计算风向。

所述支撑杆37固定于内套管32上，所述内套管32上设置有供弹性件38的一端摆动的通槽(图中未示出)，通槽沿内套管32轴向设置，即可使弹性件38的一端沿内套管32轴向摆动拉伸或复位第三光导纤维36。

进一步地，第三光导纤维36的绕圈部平行设置，位于内套管32内部两侧，进一步提高检测精度。

请参阅图19至图21，本发明提供的第五较佳实施例中，所述管体11包括第二伸缩内管41、套设于第二伸缩内管41上的第四套管42、与第二伸缩内管41同轴设置的第六转接头43和第七转接头44，所述光导纤维包括至少一第四光导纤维45，第四光导纤维45的绕圈部设置于所述第二伸缩内管41中，所述第四套管42的一端与第六转接头43连接，所述第二伸缩内管41的一端与第七转接头44连接，所述第二伸缩内管41被拉伸时，使第四光导纤维45的绕圈部的半径变小使光损耗增加，即光量子联轴管道光导纤维传感器受外力时，第二伸缩内管41拉伸使第四光导纤维45拉伸，从而使第四光导纤维45的绕圈部的半径变小，产生光损耗，光测量仪检测光损耗，从而计算拉伸值。本发明的第五较佳实施例可用于水位、液位、浮力、风速、升力、应变、速度、加速度、电流、电压、湿度、温度、声场、流量、浓度、PH值和应变等领域的检测。

较佳地，所述第二伸缩内管41中设置有第一复位件46，第一复位件46的一端与第六转接头43抵接，第一复位件46的另一端与第七转接头44抵接，第四光导纤维45的绕圈部设置于第一复位件46中，第一复位件46为弹簧，其两端可与第六转接头43、第七转接头44固定，在外力消失时，所述第一复位件46使第四光导纤维45复位，拉伸前后状态如图21所示，拉伸后第一复位件46拉长、第四光导纤维45的绕圈部半径变小。

如图22所示，本发明的光导纤维传感器中，还可在第二伸缩内管41上设置有膨胀收缩体，该膨胀收缩体可根据环境湿度、温度、光线强度等不同物理量，产生膨胀使第二伸缩内管41拉伸，此时根据膨胀收缩体使绕圈部变小的变径，也可相应检测湿度、温度、光线强度等。本实施例上，所述膨胀收缩体可设置于第二伸缩内管41的拉伸间隙中，使光导纤维传感器在初始状态即有少许拉伸，从而可检测膨胀收缩体收缩时绕圈部的变形量(即绕圈部变大直到恢复正圆)，从而可测临界值以下环境的数据。

本发明第五较佳实施例的光量子联轴管道光导纤维传感器还可外接带传动装置(如电机)的半导体传感器，本发明第五较佳实施例提供的光量子联轴管道光导纤维传感器还可包括传动装置、半导体传感器、MCU芯片和供电模块，所述传动装置、半导体传感器和供电模块与MCU芯片连接，实现将半导体传感器获取的数据传输出去。

如图23所示，在第二伸缩内管41上外接有传动装置(如功率为毫瓦级的推杆电机)，所述半导体传感器检测到数据值(如压力值)，所述MCU芯片根据半导体传感器检测到数据值，控制推杆电机使第二伸缩内管41拉伸相应的长度，从而将半导体获取的数据传输出去，适应于远距离传输。

其中，所述供电装置包括可充电模块(可充电模块可采用可充电电池或电容)，在供电装置电池不足时，可对其充电。进一步地，所述供电装置还包括单晶硅片和充电光导纤维，通过充电光导纤维输出光照射单晶硅片，使其对可充电电池或电容充电，从而实现给MCU芯片、半导体传感器及电机供电。

请参阅图24至图27，本发明提供的第六较佳实施例中，所述管体包括第三伸缩内管51、套设于第三伸缩内管51上的第五套管52、与第三伸缩内管51同轴设置的第八转接头53和第九转接头54，所述光导纤维包括至少一第五光导纤维55，第五光导纤维55的绕圈部设置于所述第三伸缩内管51中，所述第五光导纤维55的绕圈部绕制两圈以上，所述第五套管52的一端与第八转接头53连接，所述第三伸缩内管51的一端与第九转接头54连接，所述第三伸缩内管51被压缩时，使第五光导纤维55的绕制的两个圈的一个半径变小使光损耗增加，绕圈部绕制的两个圆在受压力或浮力时，其中一个圆变小，从而可用于压力、震动、浮力等领域的检测。

如图26所示，所述活动孔为两个，分别位于固定孔的两侧，第五光导纤维55的中部与固定孔固定后，其一端绕一圈穿过一活动孔，另一端也绕一圈穿过一另活动孔，从而形成第五光导纤维55的绕圈部，在受压前后状态，如图27所示，受压后一个圈半径变小，另一个圈半径变大。

所述第三伸缩内管51中设置有第二复位件56，所述卡扣与第二复位件56的中部固定，使第五光导纤维55的绕圈部复位后位置不变，第二复位件56的两端分别与第八转接头53和第九转接头54连接，所述第二复位件56也可采用弹簧，在第三伸缩内管51被拉伸后外力消失时，使第五光导纤维55的绕圈部迅速复位。

如图28所示，当第六较佳实施例的光导纤维传感器用于液位(或水位)检测时，将多个光导纤维传感器串联纵向设置，还可在的光导纤维传感器底部设置一浮球，在液位上升时，浮球受的浮力变大，使各光导纤维传感器内部的绕圈部压缩，根据各光导纤维传感器的绕圈部光损耗，可计算线圈部被拉伸的长度，参照上述的查表法，从而计算液位，由于具体计算方式为现有技术，也不是本发明的保护点，本发明对此不作详细描述。

如图28所示，当第六较佳实施例的光导纤维传感器用于检测风速时，可在光导纤维传感器的顶端设置风速测量仪的风杯，风力带动风杯旋转，风杯旋转产生升力，升力使绕圈部的一个半径变小，参照上述的查表法来测评风速、由于具体计算方式为现有技术，也不是本发明的保护点，本发明对此不作详细描述。

请参阅图30至图32，本发明提供的第七较佳实施例中，所述管体包括包括第四伸缩内管61、套设于第四伸缩内管61上的第六套管62、与第四伸缩内管61同轴设置的第十转接头63和第十一转接头64，所述第四伸缩内管61中设置有第六光导纤维65和第三复位件66，所述第六光导纤维65与第三复位件66包裹在一起，呈螺旋状；所述第六套管52的一端与第十转接头63连接，所述第四伸缩内管61的一端与第十一转接头64连接，所述第四伸缩内管61被转动时，使第六光导纤维65的螺旋部的半径变小使光损耗增加，从而可实现转动状态的检测。

本实施例中，所述第三复位件66长于第六光导纤维65的螺旋部，其两端分别与第十转接头63和第十一转接头64抵接，使螺旋部的两不与转接头抵接，从而检测精度，扭转的前后状态如图32所示，在扭转后螺旋部的半径变小。

以上例举了本发明的量子联轴管道光导纤维传感器的一些应用，当然具体应用不限于上述实施例。所述量子联轴管道光导纤维传感器采用联轴方式设置成系统性的检测网，可实现检测区域广、检测精度高、远距离传输等。

请参阅图33，一种光传感检测系统，包括光测量仪上述第一至第七较佳实施例任意所述的量子联轴管道光导纤维传感器的一个或任意两个以上的组合，当采用两个以上量子联轴管道光导纤维传感器时，各量子联轴管道光导纤维传感器之间串联或并联，其中一量子联轴管道光导纤维传感器的一端连接所述光测量仪，光测量仪可采用光时域反射仪、光损耗测试仪等，通过不同传感器可检测不同的状态变化，如第三较佳实施例与第第五较佳实施例，可同时检测方位和拉力，具体可根据检测物的类型作相应调整。

综上所述，本发明的光量子联轴管道光导纤维传感器，通过管体可变形(如摆动、拉伸、压缩、扭动、旋转等)使绕圈部的半径变小使光损耗增加，光量子联轴管道光导纤维传感器外接光测量仪，完成相应应用场景的检测，该传感器无需外接电源，而且通过物理变形检测方式不易受恶劣环境的影响，大大提高了检测的精准度，可多个串联和并联组成光导纤维传感器网，适用于要求高稳定性、能实时、长寿命、大范围、超远距离的物理量检测。

本发明的光量子联轴管道光导纤维传感器灵敏度较高，可以制造传感各种不同物理信息(声、磁、温度、旋转等)的器件；可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境；而且具有与光导纤维遥测技术的内在相容性。

本发明的光量子联轴管道光导纤维传感器与传统的各类传感器相比，光导纤维传感器用光作为敏感信息的载体，用光导纤维作为传递敏感信息的媒质，具有光导纤维及光学测量的特点，有一系列独特的优点。电绝缘性能好，抗电磁干扰能力强，非侵入性，高灵敏度，容易实现对被测信号的远距离监控，耐腐蚀，防爆，光路有可挠曲性，便于与计算机联接。

并且本发明还能够在人达不到的地方完成检测(如高温区或者对人有害的地区，如核辐射区)，起到人的耳目作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息，如核辐射等。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。