[發明專利]一種光纖長度在線測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201410653264.7
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN105584887B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 張佳全;曹陽;趙海軍;趙磊;陳琳;鄭晴
• 申請（專利權）人: 中國航空工業第六一八研究所
• 主分類號: B65H61/00
• 分類號: B65H61/00;B65H59/00;B65H59/38
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 張毓靈

本發明屬于光纖測量技術，具體涉及一種光纖長度在線測量裝置。該裝置包括力矩測量裝置、微力檢測裝置、控制系統。本發明將纏繞有光纖的光纖輪固定在光纖輪加緊機構上，并將光纖纏繞過微力檢測裝置桿頭的凹槽，和目標體相連。通過顯示與控制面板開啟系統，控制系統采集力矩測量裝置和微力檢測裝置的信息，經過處理后傳輸至顯示與控制面板上。該裝置可用于光纖陀螺光纖環繞制過程中的光纖長度和光纖張力的實時檢測，提高繞制質量。

技術領域

本發明屬于傳感器長度測量技術領域，涉及一種精確的光纖長度在線測量裝置及方法。

背景技術

光纖長度的在線測量對光纖傳感器，尤其對光纖陀螺的生產有著重要的意義。目前光纖纏繞過程中的光纖長度還不能夠實現實時在線測量，其長度的控制均通過近似估計。

由于其特殊的物理特性，涉及光纖等纖維絲的長度測量方法，目前還沒有一個通用有效的方案。比較成熟的方案主要有機械式，光電式，圖像處理等。所謂的機械式就是將光纖絲纏繞在一個滾輪上，通過計算滾輪的轉速計算光纖的長度，但是在光纖繞滾輪變化過程中有很大的相對滑移，測量誤差大；光電式是利用光的多普勒頻移來實現測量，這種方案對光纖這類透明的物體測試誤差較大，同時其檢測速率低；圖像處理法就是利用CCD和光學系統對光纖絲放大成像，依據光纖的特征來匹配計算，當光纖外表面均勻一致時無法計算，這種方法一般適合于紡織纖維絲長度的測量。

在光纖陀螺光纖環的纏繞過程中，纏繞速度和纏繞張力對纏繞質量也有著重要的影響，即在光纖纏繞過程中光纖長度、纏繞速度和纏繞張力均對光纖傳感器的性能有著重要的影響。

發明內容

本發明的目的是：主要提出了一種光纖長度在線精確測量裝置，該裝置能夠實現光纖纏繞過程中的光纖長度、纏繞速度和纏繞張力的在線測量。

另外，還提供光纖長度的在線測量方法。

本發明的技術方案是：一種光纖長度在線測量裝置，其包括固定擋板1、力矩測量裝置2、光纖輪3、光纖輪加緊機構4、微力檢測裝置5、底座7，所述力矩測量裝置2通過固定擋板1固定在底座7上，微力檢測裝置5固定在底座7上，光纖輪3固定在光纖輪加緊機構4上，光纖輪3上的光纖9經過微力檢測裝置桿頭8的凹槽后與目標體相連，而光纖輪加緊機構4和力矩測量裝置2的旋轉軸相連。

光纖輪3的旋轉中心和光纖輪夾具機構的旋轉中心重合。

光纖輪加緊機構4后端開叉。

微力檢測裝置桿頭8和光纖輪3存在設定夾角。

所述的光纖長度在線測量裝置還包括與力矩測量裝置2及微力檢測裝置5連接的控制系統，該控制系統采集處理力矩測量裝置2的旋轉角速度和旋轉力矩信息及微力檢測裝置5的光纖9纏繞壓力信息，并將光纖9纏繞過程中的長度、纏繞速度和纏繞張力信息實時輸出顯示在顯示與控制面板6上。

控制系統固定在底座7內部。

一種光纖長度在線測量方法，其特征在于，通過力矩測量裝置將測量的旋轉角速度ω和力矩M信息傳送至控制系統，微力檢測裝置將壓力信息傳送至控制系統，控制系統按照公式3的計算方法，求得光纖纏繞的線速度，通過對線速度積分，即可得到光纖的長度信息，

ν＝Fω/MCOSα3

其中，v是光纖的線速度、夾角α為微力檢測裝置桿頭和光纖輪之間的夾角、F為光纖對微力檢測裝置桿頭的壓力。

本發明的技術效果是：本發明通過檢測光纖輪6的旋轉力矩和光纖9的張力，精確實現光纖9長度的在線實時測量。同時，還可以實時提供和記錄光纖繞制過程中的繞制張力。該裝置可用于光纖陀螺光纖環繞制過程中的光纖長度和光纖張力的實時檢測，提高繞制質量。

附圖說明

圖1光纖長度在線測量裝置結構圖；