[實(shí)用新型]一種光纖扭轉(zhuǎn)傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921111258.3
• 申請日: 2019-07-16
• 公開（公告）號: CN210221007U
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳重慶
• 申請（專利權(quán)）人: 南京恒高光電研究院有限公司
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26;G01P3/36
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 吳東勤

本實(shí)用新型涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種光纖扭轉(zhuǎn)傳感器，包括激光器，激光器的輸出端通過光纖連接到起偏器上，起偏器通過光纖連接在第一偏振控制器的輸入端上；第一偏振控制器與第二偏振控制器之間連接有傳感用保偏光纖，傳感用保偏光纖的兩端設(shè)有調(diào)整微調(diào)架機(jī)構(gòu)；第二偏振控制器遠(yuǎn)離傳感用保偏光纖的一端連接在偏振分析儀上，偏振分析儀通過信號線連接在計(jì)算機(jī)上。當(dāng)安裝在扭轉(zhuǎn)物體(比如機(jī)械臂)上的傳感用保偏光纖隨著物體一起扭轉(zhuǎn)的時(shí)候，在偏振分析儀上將顯示出扭轉(zhuǎn)的角度、速度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)傳感。本實(shí)用新型測量精度高，測量誤差小，適應(yīng)性廣，結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，且成本低，值得推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖扭轉(zhuǎn)傳感器。

背景技術(shù)

保偏光纖由于具有良好的抵御外界干擾的能力和保持偏振態(tài)穩(wěn)定傳輸?shù)奶匦裕Ｆ饫w已經(jīng)被廣泛用于多個(gè)領(lǐng)域，包括光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域。在基于保偏光纖的傳感器中，保偏光纖的作用有兩類：一類是利用保偏光纖穩(wěn)定傳輸偏振態(tài)的特性，從而在干涉型傳感器中起到保證干涉基本條件(同波長、同偏振、固定的相位差)的作用，比如電流傳感器、光纖陀螺等；另一類利用測量保偏光纖雙折射或偏振模耦合的變化來實(shí)現(xiàn)對外界參量的傳感。后一類可以用于多參量的傳感，比如振動(dòng)、應(yīng)力、溫度、電流及扭轉(zhuǎn)角度等參量的檢測并能實(shí)現(xiàn)對被測物理量的高精度測量。

對于光纖扭轉(zhuǎn)傳感器，目前的研究方向主要是基于單模光纖的扭轉(zhuǎn)，實(shí)際上是對于隨機(jī)低雙折射光纖的扭轉(zhuǎn)進(jìn)行研究，而沒有對高雙折射保偏光纖扭轉(zhuǎn)進(jìn)行研究。由于低雙折射光纖雙折射的隨機(jī)性，是的這種傳感技術(shù)很不實(shí)用。許多旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)械，比如扭轉(zhuǎn)機(jī)的機(jī)械臂、機(jī)器人的機(jī)械手等，扭轉(zhuǎn)參數(shù)是十分重要的參數(shù)，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地檢測出扭轉(zhuǎn)參數(shù)對于其運(yùn)行狀況具有非常重要的意義。扭轉(zhuǎn)參數(shù)測量也是各種旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)械產(chǎn)品的研究開發(fā)、質(zhì)量檢驗(yàn)、安全和優(yōu)化控制等工作中不可少的內(nèi)容。目前，大部分扭轉(zhuǎn)光纖傳感器所采用的技術(shù)是基于光纖布拉格光柵，光子晶體光纖和薩格納克干涉儀等原理來實(shí)現(xiàn)，其系統(tǒng)往往比較復(fù)雜，且成本較高。因此我們提出了一種光纖扭轉(zhuǎn)傳感器。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種光纖扭轉(zhuǎn)傳感器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案：

設(shè)計(jì)一種光纖扭轉(zhuǎn)傳感器，包括激光器、起偏器、第一偏振控制器、第一六維微調(diào)架、傳感用保偏光纖、第二六維微調(diào)架、第二偏振控制器、偏振分析儀和計(jì)算機(jī)；

所述激光器的輸出端通過光纖連接到起偏器上，所述起偏器通過光纖連接在所述第一偏振控制器的輸入端上；

所述第一偏振控制器連接到傳感用保偏光纖；

所述傳感用保偏光纖與被測扭轉(zhuǎn)物體固定在一起，當(dāng)物體扭轉(zhuǎn)時(shí)，傳感用保偏光纖也隨之扭轉(zhuǎn)；

傳感用保偏光纖輸入光的一端固定在傳感用保偏光纖上固定不動(dòng)，而輸出光的一端隨被測物體一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使傳感用保偏光纖發(fā)生扭轉(zhuǎn)；

傳感用保偏光纖的輸出端通過第二六維微調(diào)架與后面的光纖對準(zhǔn)，使從傳感用保偏光纖的輸出光重新回到光路中；

所述第二偏振控制器遠(yuǎn)離傳感用保偏光纖的一端連接在偏振分析儀上，當(dāng)傳感用保偏光纖扭轉(zhuǎn)時(shí)，偏振分析儀上將顯示出偏振態(tài)變化，從而感知物體的扭轉(zhuǎn)；

偏振分析儀通過信號線連接在計(jì)算機(jī)上。

優(yōu)選地，所述激光器為分布式反饋激光器。

優(yōu)選地，所述傳感用保偏光纖為橢圓芯保偏光纖；

優(yōu)選地，所述傳感用保偏光纖為領(lǐng)結(jié)型保偏光纖；

優(yōu)選地，所述傳感用保偏光纖為熊貓型保偏光纖。

優(yōu)選地，所述傳感用保偏光纖在固定到扭轉(zhuǎn)物體上的時(shí)候，應(yīng)確保不受額外的壓力。