CN103364175A - 一种基于圆周运动采集数据的拍长测试仪 - Google Patents

Abstract

一种基于圆周运动采集数据的保偏光纤拍长测试仪，通过将被测光纤缠绕在一定半径的圆周载体上；压力施加装置和法拉第效应磁场形成装置同时或单独固定在一可旋转臂上，可旋转臂的旋转中心与被测光纤缠绕的圆周载体的圆心重合，旋转臂旋转时，压力施加装置沿被测光纤旋转对被测光纤施加一定的压力，法拉第效应磁场形成装置在磁场的作用范围内接近被测光纤，并沿被测光纤旋转；实现对保偏光纤拍长的测量。基于圆周运动采集数据的拍长测试仪，既能适宜进行小长度拍长测量，又适宜较大长度拍长测量，并可以获得几百甚至上千的拍长样本数，拍长结果的分辨率可达0.001mm，且测试方法简单，成本低，并可实现非破坏性的保偏光纤拍长测量方法。

Description

一种基于圆周运动采集数据的拍长测试仪

技术领域

本发明涉及一种基于圆周运动采集数据的拍长测试仪，可用于保偏光纤拍长测试及校准，属于保偏光纤测试及光纤传感领域。

背景技术

保偏光纤是一种可以保持主轴入射的偏振光在光纤中长距离传输的传光介质。为实现光纤的保偏特性，目前有基于应力引导的应力型双折射光纤，如熊猫型保偏光纤、领结型保偏光纤、椭圆包层保偏光纤，以及波导形状导致的形状双折射光纤，如光子晶体保偏光纤。其实质是使，圆波导光纤中某一正交方向上光传输的有效折射率不同，以使该圆波导具有稳定较强的双折射特性，并足以忽视由于光纤的形状、弯曲、内部应力、涂层、外部压力等导致的随机双折射。因此当线偏振光沿保偏光纤的某一双折射主轴入射时具有线偏振光保持特性。由于保偏光纤的偏振保持特性，使其可以应用于相干光通信，相干光传感等领域，如光纤陀螺，光纤电流传感等。特别是在相干光传感最成功应用的光纤陀螺中，作为信号传感的光纤陀螺传感线圈的性能具有极其重要的作用；而其与保偏光纤偏振保持特性即拍长参数息息相关。能够对保偏光纤的拍长参数进行准确的测量，实际上业已成为光纤陀螺、光纤电流传感、光纤相位控制器件等研究的首要问题。

在专利CN1912564B、CN1008661B、CN101592551B中分别给出了压力法，法拉第磁光法以及Sagnac干涉光谱法进行保偏光纤拍长测量的技术。2010年8月采用压力法保偏光纤拍长测试仪，用户测试报告显示，拍长测试结果的重复性＜0.02mm。另外，德逸时代(天津)科技有限公司，已商品化的压力法“PMFBLT-DY-G3xVn系列化保偏光纤拍长测试仪”(2011年11月)给出的拍长测试仪结果分辨率已达0.001mm。并具有数据的储存、管理、检索、分析等较完善的功能。

通过对检索到的现有技术进行分析可以发现，通过对保偏光纤输出谱特性的分析获得保偏光纤拍长值的方法，具有有非破坏性的优点。但由于输出谱的特性是一定长度的被测保偏光纤双折射特性在被测光纤总长度上的总体结果，而这一结果的准确性，将不可避免的受到实际光纤长度测量的准确性，特别是光谱测量中波长测量的准确性的影响。要获得高精度结果将对被测光纤长度测量精度及光谱测量精度提出相当高的要求。同时由于特性谱中相对较少的数据量，偶然误差的影响也相当可观，在高精度测量中会尤其明显。此外，光谱法测量装置的总成本极高，应该是其广泛使用的限制因素。

压力法拍长测量，较光谱分析法具有原理简单，操作容易，数据分析简洁，结果可靠等优点。在直观上，其只是对在光纤中实际分布光功率变化的周期“拍”进行测量，因此可以归结为直接测量。当然，这种直接测量，也是基于外加微扰沿光纤移动时的光功率周期变化的时间基准实现的。不过基于时间的测量精度，及基于时间的位移测量精度，在光纤拍长测量的精度级别上已不存在任何问题。另外，压力法拍长测量的优势在于可以给出光功率沿光纤周期变化的分布，而不同于光谱法对一段光纤的双折射总体效应的测量。因为压力法可以发现被测光纤中某一段或某一点附近的光功率变化的异常，所以可以形象地将压力法所测的拍形，称之为保偏光纤双折射结构的“X光片”，或“CT”。但光谱法却不能做到。也因此我们认为，压力法可以用于对所测保偏光纤拍特性一致性的进一步分析。实际上无论是否是光纤涂层特性的差异导致的拍长特性的不一致，既便如此，选择具有均匀一致的拍特性的保偏光纤应该也是确定保偏光纤可以用于光纤陀螺环圈的优选条件。

另一方面，尽管压力法拍长测试的结果也是在一定长度下的数个拍长测试结果的平均，但其与光谱法对数十厘米的双折射特性进行的平均有本质的区别。压力法是若干个拍长测试结果的平均，当拍长结果的样本数足够，则可以在相当程度上消除涂层等偶然因素造成的影响。在最新的“PMFBLT-DY-G3xVn系列化保偏光纤拍长测试仪”中，改进的压力法拍长测量方法，可以实现在一根被测两米长的光纤上，同一位置数十次的测量，一次十多个拍长数据，及一段被测光纤数个位置，几百个拍长数据的获取，其平均值的意义相信可以表征此根光纤的双折射本质。重复性指标显然仍有进一步提升的可能。

然而，虽然现有压力法拍长测量技术已经取得了相当满意的结果，但其仍然有以下不足：1，尽管可以通过去除被测光纤的涂层，以消除测量过程中涂层对测试结果的影响，但去除被测光纤的涂层，容易造成被测光纤的断裂。并且不适宜被测样品的保存，或作为测试标准样品进行保存。2，虽然通过进一步加大测量的有效区间，可以增加单位长度下拍长测量结果的数量(目前46mm区间，2mm拍长23个)；但对于大拍长光纤，如拍长大于20mm时，单次测量两个拍长的数据，无论在分析实际拍长的一致性，还是分析测量过程的偶然误差，均缺乏足够的测量样本数。3，目前的压力法测量技术尽管已经可以获得数百个的测量值而保持被测光纤的完好，但其仍可以归为有损测量，对测量结果的可追溯性具有一定的弱点。

磁光法拍长测试，目前的技术除具有非破坏性的优点外，与压力法拍长测试功能一致，且更加复杂，并无表现出更优异的性能，特别是在形成适宜进行保偏光纤拍长测量的磁场，及磁场与光纤的相互作用方式等方面还需要进一步的完善。此外，目前的磁光法及压力法技术采用直线运动方式使磁场或压力沿光纤直线运动实现数据的采集，虽可通过直线往复运动，实现重复测量，但在大拍长测量及重复测量方面存在不利。

基于以上的分析，现有技术缺乏一种拍长测试方法，既适宜测量小长度拍长又适宜测量大长度拍长，并可以获得足够样本数的成本低，测试方法及过程简单，并可实现非破坏性的保偏光纤拍长测量方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术存在的不足，而提供基于圆周运动采集数据的拍长测试仪，既能适宜进行小长度拍长测量，又适宜较大长度拍长测量，并可以获得几百甚至上千的拍长样本数，且测试方法简单，成本低，并可实现非破坏性的保偏光纤拍长测量方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于圆周运动采集数据的拍长测试仪，由精密位移控制装置、信号分析控制系统、压力施加装置或法拉第效应磁场形成装置、及光路系统组成。精密位移控制装置，包括步进电机或伺服电机驱动控制器1，步进电机或伺服电机3，电缆连接接口2、11，连接电缆，可旋转臂4，固定被测光纤13的圆周载体36，和标准保偏光纤12的基座36组成；信号分析控制系统，由显示器20，数据控制处理装置21，数据连接电缆接口19，26，24，28，22，29，连接电缆23，25，27组成；光路系统由光源31，光纤分束耦合器16，被测光纤13，标准保偏光纤12，光纤连接座14，15，18，32，光纤跳线33，光电检测装置30组成。

其中，被测光纤13缠绕在一定半径的圆周载体36上；压力施加装置8和法拉第效应磁场形成装置6同时或单独固定在一可旋转臂4上，可旋转臂的旋转中心5与被测光纤缠绕的圆周载体的圆心重合，旋转臂旋转时，压力施加装置8沿被测光纤旋转对被测光纤12施加一定的压力，法拉第效应磁场形成装置6在磁场的作用范围内接近标准光纤12，并沿被测光纤旋转。这里所谓的标准光纤是指已经通过测量获得拍长数值的保偏光纤。在同一位置更换为拍长未知的保偏光纤同样可以进行拍长的测试。被测光纤与已知拍长的标准光纤同时测量可以对被测光纤的拍长结果进行比较，以期获得更加可信的拍长结果。

在实际的测量过程中，可以根据所测光纤拍长的长短，合理设定测试过程中可旋转臂的旋转角度，以实现不同条件下的测试结果。测试过程中可旋转臂的旋转角度可以小于360度，等于360度，或大于360度；或旋转臂在一定的角度范围内正反向旋转重复。

被测光纤圆周载体40的外圆柱面上刻有限制被测光纤，并与圆周载体两端面平行的凹槽42；凹槽的深度小于光纤包层直径，或涂层直径，凹槽的宽度大于光纤的包层直径或涂层直径；在凹槽的两侧边上开有将被测光纤缠入和缠出的凹槽41或缺口或孔43，缠入和缠出的位置在接近相同位置上，或在被测光纤缠绕角度不到或超过360度的位置上；凹槽的截面形状为V型或矩形。

被测光纤圆周载体36可以直接固定在某一基座35上；也可以通过可拆卸的方式固定在某一基座35上，每一被测光纤与圆周载体作为一个整体，可安装进行测量或拆卸作为样品留存。

压力施加装置8与可旋转臂4，通过固定在可旋转臂上与可旋转臂垂直的压力施加轴7连接在一起；压力施加装置可以以该压力施加轴7为圆心转动。

压力施加装置8对被测光纤13的施加压力是通过一微型轴承9的外圆面与缠绕被测光纤的圆周载体36的圆柱面对被测光纤的夹持作用形成，微型轴承9的外圆与被测光纤接触并沿被测光纤旋转移动；对被测光纤的施加力通过可旋转臂上的压力施加轴7为支点的由压力施加装置的重力力矩，与压力施加装置8微型轴承9的外圆在光纤作用点上的反作用力矩相互作用形成，其大小通过调整压力施加装置上的砝码37与压力施加轴7之间的距离实现；微型轴承的旋转轴10与可旋转臂的旋转轴5平行。

法拉第效应磁场形成装置，由U型45，C型46，条形48，圆柱形51，管形53，的永磁体、电磁铁独自或配合外加导磁材料形成闭合磁路，并通过逐渐缩小导磁截面，在闭合磁路中形成最大磁密度，在最大磁密度处开有一微型磁路断口49间距为A，B，尺寸大于被测光纤50的包层或涂层直径，，断口的形状具有楔形52或锥形49结构，在相对的楔形或锥形材料顶部之间形成最强的磁场；最强的磁场方向位于与闭合磁路中的大部分磁场方向一致或平行的平面内，被测光纤47位于微型磁路断口的外部，其方向与磁路断口间的最强磁场方向相同；或最强的磁场方向位于与闭合磁路中的大部分磁场方向成一定角度的平面内，被测光纤50位于微型断口内最强磁场的位置，光纤的方向位于与磁路中大部分磁场方向一致或接近垂直的平面内。

法拉第效应磁场形成装置的楔形或锥形结构的外部包覆有强导磁材料，或在被测光纤与法拉第效应磁场形成装置之间，放置有隔离或减弱断口之外磁场对被测光纤产生作用的磁屏蔽层54。

光路系统中包括一个1X2光纤分束耦合器16，其输入端17与光源31通过接口18连接，其输出的两条分支光路14，一条与被测光纤13的一端耦合，另一条与标准保偏光纤12的一端耦合，被测光纤13与12标准光纤的另一端分别通过光纤跳线33与光电检测装置30相连；压力施加装置8对被测光纤13施加压力，法拉第效应磁场形成装置6对标准光纤12产生作用，压力施加装置8和法拉第效应磁场形成装置6与可旋转臂4连接在一起共同旋转，实现被测光纤13和标准光纤12拍长参数的同时测试；或在法拉第效应磁场的作用范围内平行或紧密排布被测光纤13和标准光纤12，实现被测光纤13和标准光纤12拍长参数的同时测试。

在采用电磁铁时，与永磁体的法拉第效应磁场形成装置的磁体外形一致的高导磁材料的外部缠绕导线，在导线中通过直流或交流的电流形成磁场。

本发明基于圆周运动采集数据的拍长测试仪，其突出的意义在于对一定长度范围内的被测光纤，在测试过程超过一周以上时，可以对被测光纤中的同一拍长段进行多次测量，其平均的结果更能反映被测光纤的实际拍长值。特别是当拍长沿光纤长度具有渐变趋势时，多次的重复测量可以获取相当准确的拍长渐变过程。另外，考虑被测光纤缠绕在半径无限大的圆周载体，压力施加装置和法拉第效应磁场形成装置固定的可旋转臂半径也为无限大时，圆周运动将变为直线运动的特例。直线运动的往复对应在一定角度范围内的圆周运动的重复摆动。显然直线运动方式没有基于圆周运动重复采集数据所具有的优越性。

图14给出了本发明的一种电路连接图示。图15为拍长测试过程的一种简单步骤。

附图说明

图1为本发明的组成结构图示。

图2为本发明的一种结构图示。

图3为本发明的圆周载体的凹槽和缠入，缠出光纤的凹槽及孔的位置图示。

图4为本发明的U结构磁体的法拉第效应磁场形成装置图示。

图5为本发明的C结构磁体的法拉第效应磁场形成装置图示。。

图6为本发明的条形和圆柱形结构磁体的法拉第效应磁场形成装置图示。。

图7为本发明的断口形成为楔状的法拉第效应磁场形成装置图示。

图8为本发明的管形结构磁体的法拉第效应磁场形成装置图示。

图9-11为本发明的一种结构图示。

图12为本发明的一种光纤缠绕方法。

图13为本发明的一种光纤方向与磁场方向一致和垂直的图示。

图14为本发明的电路连接图示。

图15为本发明的拍长测试过程图。

图中，1.步进电机或伺服电机驱动控制器，2.电缆连接接口，3.步进电机或伺服电机3，4.可旋转臂，5.可旋转臂的旋转中心，6.法拉第效应磁场形成装置，7.压力施加轴，8.压力施加装置，9.微型轴承，10.微型轴承的旋转轴，11.电缆连接接口，12.标准保偏光纤，13.被测光纤，14.光纤连接座，15.光纤连接座，16.光纤分束耦合器，17.光纤分束耦合器输入端，18.光纤连接座，19.数据连接电缆接口，20.显示器，21.数据控制处理装置，22.数据连接电缆接口，23.连接电缆，24.数据连接电缆接口，25.连接电缆，26.数据连接电缆接口，27.连接电缆，28.数据连接电缆接口，29.数据连接电缆接口，30.光电检测装置，31.光源，32.光纤连接座，33.光纤跳线，35.基座，36.被测光纤圆周载体，37.砝码，38.平衡块，39.压力施加装置，40.法拉第效应磁场形成装置，41.光纤缠入缠出的凹槽，42.与圆周载体两端面平行的凹槽，43光纤缠入缠出的孔，45.U型磁体，46.C型磁体，47.被测光纤，48.条形磁体，49.锥形断口50.被测光纤，51.圆柱形磁体，52.楔形断口，53.管形磁体，54.高导磁屏蔽层，60.被测光纤圆周载体，61.光纤缠入端，62.缠出的孔，63.光纤缠出端，64.被测光纤，65.被测光纤，66.光纤缠出端，67.缠出的孔，68.缠入的孔，69.光纤缠入端，70.被测光纤，71.被测光纤。

具体实施方案

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1所示的一种基于圆周运动采集数据的拍长测试仪组成结构，由精密位移控制装置、信号分析控制系统、压力施加装置或法拉第效应磁场形成装置、及光路系统组成。精密位移控制装置，包括步进电机或伺服电机驱动控制器1，步进电机或伺服电机3，电缆连接接口2、11，连接电缆，可旋转臂4，固定被测光纤13的圆周载体36(如图2所示)，和标准保偏光纤12的基座36(如图2所示)组成；信号分析控制系统，由显示器20，数据控制处理装置21，数据连接电缆接口19，26，24，28，22，29，连接电缆23，25，27组成；光路系统由光源31，光纤分束器16，被测光纤13，标准保偏光纤12，光纤连接座14，15，18，32，光纤跳线33，光电检测装置30组成。在该组成结构中，由于采用了圆周运动采集数据的方式，因此可以省去在以直线运动方式进行拍长测试中要求的高精度丝杠及导轨部件，可降低系统成本。可旋转臂可设计为旋转半径可调整的结构，以实现不同测试长度的测量。另外显示器20及数据控制处理装置可以由笔记本或台式计算机实现相应的功能。并利用计算机的通用接口与光源31，及光电检测装置30进行通信，发出或获取指令及数据。

图2为本发明的一种结构图示，电机及固定被测光纤圆周载体的基座固定在一底座上。电机的轴与可旋转臂连接，可旋转臂同时连接有压力施加装置39和法拉第效应磁场形成装置40。被测光纤13缠绕在一定半径的圆周载体36上；压力施加装置8和法拉第效应磁场形成装置6同时固定在一可旋转臂4上，可旋转臂的旋转中心5与被测光纤缠绕的圆周载体的圆心重合，旋转臂旋转时，压力施加装置8沿被测光纤旋转对被测光纤12施加一定的压力，法拉第效应磁场形成装置6在磁场的作用范围内接近标准光纤12，并沿被测光纤旋转。这里所谓的标准光纤是指已经通过测量获得拍长数值的保偏光纤。在同一位置更换为拍长未知的保偏光纤同样可以进行拍长的测试。被测光纤与已知拍长的标准光纤同时测量可以对被测光纤的拍长结果进行比较，以期获得更加可信的拍长结果。

实际上结构中可以只包括压力施加装置39或法拉第效应磁场形成装置40，并且相互的位置也可更换，或分别位于可旋转臂旋转轴的两侧，如图9所示。结构中为实现可旋转臂两端对旋转轴的力矩平衡，在可旋转臂的一侧安装有平衡块38(图2)。在仅考虑法拉第效应磁场形成装置实现拍长测试的结构，如图10，图11所示。图10表示的结构与图6所示的被测光纤50位于磁场最强的断口位置，光纤的方向与磁路中的大部分磁场方向所在的平面垂直。但在断口49内，光纤方向与磁场最强的方向成一定的角度，磁场的在光纤方向的分量对光纤中传输的偏振光产生影响。图11表示的结构与图5表示的被测光纤与法拉第效应磁场形成装置的相对位置一致。光纤方向与断口内最强磁场的方向一致，断口内，由于断口的存在，而使磁场成橄榄状分布，被测光纤位置在接近断口的最强磁场处时，磁场对光纤中偏振光的传输产生最大的影响。为保证磁场对光纤中传输的偏振光的作用长度小于所测拍长的二分之一，断口的尺寸，特别是断口结构中的高导磁屏蔽层54的间距L(图8所示)应小于所测拍长的二分之一长度。

在实际的测量过程中，可以根据所测光纤拍长的长短，合理设定测试过程中可旋转臂的旋转角度，以实现不同条件下的测试。测试过程中可旋转臂的旋转角度可以小于360度，等于360度，或大于360度；或旋转臂在一定的角度范围内正反向旋转重复。

图3中，被测光纤圆周载体40的外圆柱面上刻有限制被测光纤，并与圆周载体两端面平行的凹槽42；凹槽的深度小于光纤包层直径，或涂层直径，凹槽的宽度大于光纤的包层直径或涂层直径；在凹槽的两侧边上开有将被测光纤缠入和缠出的凹槽41或缺口或孔43，缠入和缠出的位置在接近相同位置上，或在被测光纤缠绕角度不到或超过360度的位置上；凹槽的截面形状为V型或矩形。

图11表示了两根光纤64，65并排缠绕在被测光纤圆周载体60上光纤缠入，与缠出的一种结构图示。在圆周载体上开有三个光纤缠入和缠出的孔62，67，68，被测光纤64，65的缠绕角度超过360度，两根光纤缠入端61，69同时穿过孔68缠入，两根光纤缠出端63，66分别通过孔62和67缠出。在光纤缠绕方向上，孔62，67与孔68的间距上，压力或磁场同时作用在两根光纤上。随拍长的不同，在重复采集数据过程中，数据在该位置段将出现不同的表现；据此可以作为重复采集数据的标志位置。根据已知拍长的保偏光纤，准确设计其周长，使重合位置上的拍长周期重合时，在重合区间上采集的数据数值理论上将增大一倍。

图2中被测光纤圆周载体36直接固定在基座35上；也可以通过可拆卸的方式固定在基座35上，每一被测光纤与圆周载体作为一个整体，可安装进行测量或拆卸作为样品留存。

图1中的压力施加装置8与可旋转臂4，通过固定在可旋转臂上与可旋转臂垂直的压力施加轴7连接在一起；压力施加装置可以以该压力施加轴7为圆心转动。压力施加装置8对被测光纤13的施加压力是通过一微型轴承9的外圆面与缠绕被测光纤的圆周载体36的圆柱面对被测光纤的夹持作用形成，微型轴承9的外圆与被测光纤接触并沿被测光纤旋转移动；对被测光纤的施加力通过可旋转臂上的压力施加轴7为支点的由压力施加装置的重力力矩，与压力施加装置8微型轴承9的外圆在光纤作用点上的反作用力矩相互作用形成，其大小通过调整压力施加装置上的砝码37与压力施加轴7之间的距离实现；微型轴承的旋转轴10与可旋转臂的旋转轴5平行。

如图4-8，法拉第效应磁场形成装置，由U型45，C型46，条形48，圆柱形51，管形53的永磁体、电磁铁独自或配合外加导磁材料形成闭合磁路，并通过逐渐缩小导磁截面，在闭合磁路中形成最大磁密度，在最大磁密度处开有一微型磁路断口49间距为A，B，如图6所示，尺寸大于被测光纤50的包层或涂层直径，断口的形状具有楔形52(图7)或锥形49(图6)结构，在相对的楔形或锥形材料顶部之间形成最强的磁场；如图5中最强的磁场方向位于与闭合磁路中的大部分磁场方向一致或平行的平面内，被测光纤47位于微型磁路断口的外部，其方向与磁路断口间的最强磁场方向相同；或如图6最强的磁场方向位于与闭合磁路中的大部分磁场方向成一定角度的平面内，被测光纤50位于微型断口内最强磁场的位置，光纤的方向位于与磁路中大部分磁场方向接近垂直的平面内。实际上光纤的方向也可以位于与磁路中大部分磁场方向接近一致的平面内，如图13中光纤71。图13中光纤70与图6中光纤50一样，光纤方向与大部分磁场方向接近垂直。

法拉第效应磁场形成装置的楔形或锥形结构的外部包覆有强导磁材料，或在被测光纤与法拉第效应磁场形成装置之间，放置有隔离或减弱断口之外磁场对被测光纤产生作用的磁屏蔽层54，如图8中所示。

图1中，光路系统中包括一个1X2分束耦合器16，其输入端17与光源31通过接口18连接，其输出的两条分支光路14，一条与被测光纤13的一端耦合，另一条与标准保偏光纤12的一端耦合，被测光纤13与12标准光纤的另一端分别通过光纤跳线33与光电检测装置30相连；压力施加装置8对被测光纤13施加压力，法拉第效应磁场形成装置6对标准光纤12产生作用，压力施加装置8和法拉第效应磁场形成装置6与可旋转臂4连接在一起共同旋转，实现被测光纤13和标准光纤12拍长参数的同时测试；或在法拉第效应磁场的作用范围内平行或紧密排布被测光纤13和标准光纤12，实现被测光纤13和标准光纤12拍长参数的同时测试。实际上，测试过程中需要光纤中传输具有偏振特性的光，如线偏振光或圆偏振光或椭圆偏振光，可以通过现有技术在1X2分束耦合器16的光入射端17与光源31之间或1X2分束耦合器16出射端14与被测光纤和标准光纤之间增加起偏耦合装置实现。光纤跳线33具有偏振检测功能，分别将被测光纤13和标准光纤12中的光经跳线33检偏后传输给光电检测装置30。在采用电磁铁时，与永磁体的法拉第效应磁场形成装置的磁体外形一致的高导磁材料的外部缠绕导线，在导线中通过直流或交流的电流形成磁场。

Claims (9)

1.一种基于圆周运动采集数据的拍长测试仪，由精密位移控制装置、信号分析控制系统、压力施加装置或法拉第效应磁场形成装置、及光路系统组成，其特征在于：

(1)被测光纤缠绕在一定半径的圆周载体上；

(2)压力施加装置和法拉第效应磁场形成装置同时或单独固定在一可旋转臂上，可旋转臂的旋转中心与被测光纤缠绕的圆周载体的圆心重合，旋转臂旋转时，压力施加装置沿被测光纤旋转对被测光纤施加一定的压力，法拉第效应磁场形成装置在磁场的作用范围内接近被测光纤，并沿被测光纤旋转。

2.如权利要求1所述的基于圆周运动采集数据的拍长测试仪，其特征在于，测试过程中可旋转臂的旋转角度小于360度，等于360度，或大于360度；或旋转臂在一定的角度范围内正反向旋转重复。

3.如权利要求1，2所述的基于圆周运动采集数据的拍长测试仪，其特征在于，被测光纤圆周载体的外圆柱面上刻有限制被测光纤，并与圆周载体两端面平行的凹槽；凹槽的深度小于光纤包层直径，或涂层直径，凹槽的宽度大于光纤的包层直径或涂层直径；在凹槽的两侧边上开有将被测光纤缠入和缠出的凹槽或缺口或孔，缠入和缠出的位置在接近相同位置上，或在被测光纤缠绕角度不到或超过360度的位置上；凹槽的截面形状为V型或矩形。

4.如权利要求1，2所述的基于圆周运动采集数据的拍长测试仪，其特征在于，被测光纤圆周载体可以直接固定在某一基座上；也可以通过可拆卸的方式固定在某一基座上，每一被测光纤与圆周载体作为一个整体，可安装测量或拆卸作为样品留存。

5.如权利要求1、2所述的基于圆周运动采集数据的拍长测试仪，其特征在于，压力施加装置与可旋转臂，通过固定在可旋转臂上与可旋转臂垂直的压力施加轴连接在一起；压力施加装置可以以该压力施加轴为圆心转动。

6.如权利要求5所述的基于圆周运动采集数据的拍长测试仪，其特征在于，压力施加装置对被测光纤的施加压力是通过一微型轴承的外圆面与缠绕被测光纤的圆周载体的圆柱面对被测光纤的夹持作用形成，微型轴承的外圆 与被测光纤接触并沿被测光纤旋转移动；对被测光纤的施加力通过可旋转臂上的压力施加轴为支点的由压力施加装置的重力力矩，与压力施加装置微型轴承的外圆在光纤作用点上的反作用力矩相互作用形成，其大小通过调整压力施加装置上的砝码与压力施加轴之间的距离实现；微型轴承的旋转轴与可旋转臂的旋转轴平行。

7.如权利要求1，2所述的基于圆周运动采集数据的拍长测试仪，其特征在于，法拉第效应磁场形成装置，由U型，C型，圆柱形，管形或条形的永磁体、电磁铁独自或配合外加导磁材料形成闭合磁路，并通过逐渐缩小导磁截面，在闭合磁路中形成最大磁密度，在最大磁密度处开有一微型磁路断口，断口的形状具有楔形或锥形结构，在相对的楔形或锥形材料顶部之间形成最强的磁场；最强的磁场方向位于与闭合磁路中的大部分磁场方向一致或平行的平面内，被测光纤位于微型磁路断口的外部，其方向与磁路断口间的最强磁场方向相同；或最强的磁场方向位于与闭合磁路中的大部分磁场方向成一定角度的平面内，被测光纤位于微型断口内最强磁场的位置，光纤的方向位于与磁路中大部分磁场方向一致或接近垂直的平面内。

8.如权利要求7所述的基于圆周运动采集数据的拍长测试仪，其特征在于，法拉第效应磁场形成装置的楔形或锥形结构的外部包覆有强导磁材料，或在被测光纤与法拉第效应磁场形成装置之间，放置有隔离或减弱断口之外磁场对被测光纤产生作用的磁屏蔽层。

9.如权利要求1、2所述的基于圆周运动采集数据的拍长测试仪，其特征在于，光路系统中包括一个1X2分束耦合器，其输出的两条分支光路，一条与被测光纤的一端耦合，另一条与标准保偏光纤的一端耦合，被测光纤与标准光纤的另一端分别与光电检测装置连接；压力施加装置对被测光纤施加压力，法拉第效应磁场形成装置对标准光纤产生作用，压力施加装置和法拉第效应磁场形成装置与可旋转臂连接在一起共同旋转，实现被测光纤和标准光纤拍长参数的同时测试；或在法拉第效应磁场的作用范围内平行或紧密排布被测光纤和标准光纤，实现被测光纤和标准光纤拍长参数的同时测试。 

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