[發明專利]一種大范圍光纖彎曲可調控裝置

有效

• 申請號: 201810316652.4
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108534809B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 趙勇;楊時月;雷銘;張勇;劉銳
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01D5/34
• 分類號: G01D5/34;G02B6/46
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

本發提供了一種大范圍光纖彎曲可調控裝置，包括旋轉位移單元、控制單元和光纖固定單元；旋轉位移單元包括X、Y絲杠滑臺、步進電機X、Y、Z、移動平臺X、Y和光纖旋轉固定板。光纖旋轉固定板設置于步進電機Z上，用于控制光纖的旋轉角度；通過光纖固定單元固定的光纖中段部分，與置于光纖旋轉固定板上的光纖前段部分保持共面；光纖一端與光源連接，另一端與光譜儀或者光功率計連接；裝置通過控制單元控制各步進電機的運動，進而調節光纖彎曲程度。同時，可通過螺旋測微器，手動調節彎曲段的長度來半自動改變彎曲半徑。本發明用于可以在較大范圍內控制光纖的曲率半徑與彎曲角度，為光纖曲率、彎曲角度的其他性能參數實驗提供參考基準。

技術領域

本發明屬于電控設備技術領域，具體涉及一種大范圍光纖彎曲可調控裝置。

背景技術

光纖傳感器因為體積小，重量輕，抗電磁干擾等優點，受到越來越多學者的重視。其中光纖光柵通過在小范圍的曲率的改變來檢測應力的；大范圍的曲率應用中，光纖光柵可以黏貼在胃鏡上來檢測胃鏡的形狀，實現光纖形狀的三維重建；光纖傳感器在大范圍彎曲角度的傳感應用還有數據手套，無論是多模增敏型強度解調型光纖傳感器，還是基于布拉格光纖光柵波長解調型光纖傳感器的數據手套，彎曲半徑和彎曲角度都在大范圍變化。角度范圍變化超過90度，曲率半徑最小到達2-3cm。

在原來的檢測技術中，對于小的曲率的變化，一般選擇把光纖貼于柔性鐵片上，兩端使用位移平臺固定來測量，在測量的時候，隨著位移平臺的變動會造成非傳感光纖的位置變動，引入其他誤差。小的曲率范圍測量一般選用標準圓柱體的方法，缺點是，彎曲角度不可控，而且測量的點數有限，每次變動都會改變傳感光纖的形態，引入其他誤差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大范圍光纖彎曲可調控裝置。實現彎曲半徑大范圍調整，彎曲角度從0-180度變化。

與此同時，保持非傳感區段在調節過程中不會受到其他因素的干擾，保證傳感區段與非傳感區段一直相切，傳感區為圓弧，避免其他的非傳感的損耗。

為了達到上述目的，設計了傳感區呈現圓弧狀，實時保證非傳感區與傳感區始終相切的控制方案，改變光纖旋轉固定板的旋轉角度，來改變傳感區域的彎曲半徑和彎曲角度。通過調節移動平臺Y和移動平臺X實現對光纖旋轉固定板的位置調節，保證了傳感區間和非傳感區間可以實時相切,彎曲區段是一個圓弧。

本發明所采用的技術方案是，

一種大范圍光纖彎曲可調控裝置，包括旋轉位移單元、控制單元和光纖固定單元，其特征在于，所述旋轉位移單元，包括X絲杠滑臺、Y絲杠滑臺、步進電機X、步進電機Y、步進電機Z、移動平臺Y、移動平臺X和光纖旋轉固定板(8)；其中，X絲杠滑臺通過移動平臺Y固定于Y絲杠滑臺上，由步進電機Y控制其在Y絲杠滑臺上沿豎直方向運動；步進電機Z通過移動平臺X固定于X絲杠滑臺上，由步進電機X控制其在X絲杠滑臺上沿水平方向運動；光纖旋轉固定板(8)設置于步進電機Z上，用于控制光纖的旋轉角度；通過光纖固定單元固定的光纖中段部分，與置于光纖旋轉固定板上的光纖前段部分保持共面；光纖一端與光源連接，另一端與光譜儀或者光功率計連接；裝置通過控制單元控制各步進電機的運動，進而調節光纖彎曲程度。

進一步地，上述光纖旋轉固定板上的光纖前段部分設置微位移調節單元，沿光纖長度方向進行微量調節。

進一步地，上述微位移調節單元固定于光纖旋轉固定板上，微位移調節單元的移動端與光源連接。

進一步地，上述微位移調節單元為螺旋測微器。其中螺旋測微器活動范圍5-30mm。

進一步地，上述光纖固定單元包括光纖夾A、光纖夾B和定位板；光纖中段部分分別通過光纖夾A固定于光纖旋轉固定板(8)上和通過光纖夾B固定于定位板上。

進一步地，上述絲杠滑臺的行程精度為0.1mm，步進電機Z的精度為0.18度步距角。