[發明專利]一種反射式強度調制型光纖傳感器不等間距錯位式補償結構

在審

• 申請號: 201711308888.5
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108020170A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 楊瑞峰;郭晨霞;蓋婷
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 李印貴

本發明提供了一種反射式強度調制型光纖傳感器不等間距錯位式補償結構，包括發送光纖，兩層接收光纖組；其特點是發送光纖與每一層接收光纖組的接收光纖相互之間以相同距離排列，并非在同一平面內；發送光纖的端面與第一層接收光纖組的端面形成錯位量，發送光纖與第一層接收光纖組構成參考光路；所述第一層接收光纖組的端面與第二層接收光纖組在端面形成錯位量，發送光纖與第二層接收光纖組構成測量光路；發送光纖將光源傳輸到被測表面，經反射后由兩層接收光纖組接收，并傳輸到光電探測器轉換為電信號輸出。本發明光纖傳感器補償結構為不等間距錯位式，結合雙圈同軸探頭結構，能夠有效的提高測量線性度、靈敏度、范圍和消除測量死區。

技術領域

本發明屬于光纖傳感技術領域，具體涉及一種反射式強度調制型光纖傳感器不等間距錯位式補償結構。

背景技術

光纖傳感器是20世紀70年代迅速發展起來的一種新型傳感器。近幾十年來，隨著光纖技術的不斷發展，在多種非接觸測量系統中光纖傳感器技術已發展成熟，反射式強度調制型(RIM)光纖傳感器因其穩定性、可靠性等特點廣泛應用在表面形貌測量中。

由于RIM型光纖傳感器是通過光強變化來測量被測表面形貌，因此，必然受到光源功率波動的影響。此外，反射面的反射率不同，光纖傳輸損耗均對測量系統造成一定誤差；因而，要提高系統的測量精度需采取強度補償技術來消除環境因素的干擾。

目前，常用的補償技術是多光纖補償結構，一般為采用兩根(或兩組)光纖分別作接收光纖，利用兩組信息相關性與差異性進行數據處理達到補償目的。如三光纖補償結構中以等芯等間距式為最優，而等芯錯位式對線性范圍、線性度是改善效果并不明顯。

發明內容

本發明的目的旨在針對錯位式補償結構對線性范圍、線性度改善效果上的不足，提出一種能夠明顯改善測量靈敏度以及線性范圍的新型不等間距錯位式補償結構，結合雙圈同軸探頭結構消除測量死區。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種反射式強度調制型光纖傳感器不等間距錯位式補償結構，包括發送光纖1，至少兩層接收光纖組；所述的接收光纖組均放置在發送光纖同一側，第一層接收光纖組2緊圍繞發送光纖分布，第二層接收光纖組3在第一層接收光纖組外圍繞分布；每一層接收光纖組至少兩根接收光纖；所述的發送光纖一端與光源激光器耦合連接，兩層接收光纖組分別與光電探測器連接，光源由發送光纖傳輸到被測表面經反射后由兩層接收光纖接收傳輸到光電探測器轉換為電信號輸出；其特征在于：

所述的發送光纖與每一層接收光纖組的接收光纖相互之間以相同距離c排列，并非在同一平面內；

所述的發送光纖1的端面與第一層接收光纖組2的端面形成錯位量a，發送光纖與第一層接收光纖組2構成參考光路；

所述第一層接收光纖組2的端面與第二層接收光纖組3的端面形成錯位量b，發送光纖1與第二層接收光纖組3構成測量光路；

本發明與現有技術相比具有實質性特點和顯著的效果是：

本發明光纖傳感器補償結構采用不等間距錯位式，并結合雙圈同軸探頭結構，能夠有效的提高測量線性度、靈敏度、范圍和消除測量死區，從而提高了光纖傳感器的性能。

附圖說明

圖1是本發明不等間距錯位式補償結構原理圖。

圖2是本發明不等間距錯位式補償結構的立體視圖。

圖3是本發明不等間距錯位式與等間距錯位式結構輸出特性仿真對比。

圖4是本發明不等間距錯位式補償結構光纖傳感器實驗結果。

圖中：發送光纖1、第一層接收光纖組2、第二層接收光纖組3、被測物表面4。

具體實施方式