CN104535000A - 一种基于fbg传感器的皮革厚度测量装置 - Google Patents

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王晓霞
王芬
王卫林
吴春英
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Abstract

一种基于FBG传感器的皮革厚度测量装置，包括传感单元与测量系统，其中：传感单元包括夹子，在夹子的夹持面上均匀布置有若干针头，每个针头上黏附一个FBG；测量系统包括一个ASE光源，ASE光源的输出连接至1*4耦合器的输入端，1*4耦合器的四个输出端分别连接4个1*2耦合器的输入端，各个1*2耦合器的一路输出连接一个相应的FBG传感器，各个1*2耦合器的另一路输出连接光开关，光开关接光谱仪，本发明可以实现在各种环境下多种皮革的厚度都能快速精确测量，且对皮革损伤很小，可在皮革制品行业使用。

Description

一种基于FBG传感器的皮革厚度测量装置
技术领域
本发明属于技术领域，特别涉及一种基于FBG传感器的皮革厚度测量装置。
背景技术
厚度就是皮革本身一项重要的基本参数，由它可以表征皮革的物理及机械特性。在测定皮革抗张强度、伸长度以及在计算横断面积时，其厚度是否合乎标准须作为关键的衡量依据，另外人们对皮革生产工艺中厚度的快速准确的测量提出了更高的要求。目前虽有超声测厚技术、电容测厚技术、电感测厚技术等，但各自都有使用缺陷，另外由于皮革厚度测量的特殊性，使得很多情况下所测量得到的数据缺乏科学性和共信度，这不但严重影响了该领域的科学研究工作，而且行业内部上下游企业之间经常会因为在皮革厚度测量不一致而引起纠纷。由此可以看出，皮革厚度的准确测量对皮革产品的工业化生产以及深入研究具有重要的意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于FBG传感器的皮革厚度测量装置，实现了在各种环境下多种皮革厚度的快速精确测量。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于FBG传感器的皮革厚度测量装置，包括传感单元与测量系统，其中：
传感单元包括夹子，在夹子的夹持面上均匀布置有若干针头，每个针头上黏附一个FBG传感器；
测量系统包括一个ASE光源，ASE光源的输出连接至1*4耦合器的输入端，1*4耦合器的四个输出端分别连接4个1*2耦合器的输入端，各个1*2耦合器的一路输出连接一个相应的FBG传感器，各个1*2耦合器的另一路输出连接光开关，光开关接光谱仪。
所述传感单元还包括用于控制所述夹子的夹持速度和力度的电控制台。
与现有技术相比，本发明可以实现在各种环境下多种皮革的厚度都能快速精确测量，且对皮革损伤很小，可在皮革制品行业使用。
附图说明
图1是本发明结构示意图，黑色箭头表示入射光，虚线箭头表示反射信号。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，一种基于FBG传感器的皮革厚度测量装置，包括传感单元与测量系统，其中：
传感单元包括电控制台和由电控制台控制夹持速度和力度的夹子，夹子采用扁平的宽夹子，在夹子的夹持面上均匀布置有5个针头，每个针头上黏附一个FBG传感器，电控制台同时内置有存储器、时钟发生器等装置。
测量系统包括一个ASE光源，ASE光源的输出连接至1*4耦合器的输入端，1*4耦合器的四个输出端分别连接4个1*2耦合器的输入端，各个1*2耦合器的一路输出连接一个相应的FBG传感器，各个1*2耦合器的另一路输出连接光开关，光开关接光谱仪。
实施例中，采用1530nm的反射波长，ASE宽带光源，用高能量激光通过相位掩模照射光纤在中心生成FBG传感器。设定针头移动速度V，使皮革所受压力一致。
本发明的测量原理：
当针头以均匀速度V穿透皮革，在针头开始进入皮革时，会引起黏附在针头上FBG传感器所受应力发生改变，从而快速引起FBG波长发生飘移，并记录当前时间t1，进入时FBG会受到四个方向皮革对FBG的多种应力和摩擦力，但这四个方向保持平衡，所以FBG波长不会发生大的飘移，在针头出离皮革表面时，由于FBG传感器所受应力发生改变，又快速引起FBG波长发生飘移，并记录当前时间t2，由t2-t1求出t，皮革厚度即为V*t。
另外FBG虽还有现场环境温度，极小震动等多方面的影响，但是5个FBG都在极小平面内，可以认为他们所受影响一样，观察它们波形变化趋势，就可消除这些干扰，若皮革出现厚度不均匀，采用极小单位面积上的多个针头所测量的厚度，取它们的平均值。
具体地，ASE光源发出的入射光经1*4耦合器，再分别进入4个1*2耦合器，再分别进入到4个FBG传感器中，接着4个FBG的反射信号再通过4个1*2耦合器反射给4*4光开关，最后传送给光谱仪。用光谱仪分析光谱变化，并记录和保存光谱发生急速变化的时刻t1和t2，并求出4个针头以均匀速度V穿过皮革所用的时间t为t2-t1，根据V*t即为所测皮革的厚度。
本发明通过在针头上黏附FBG传感器，通过设定针头刺穿速度，根据FBG进出皮革时波长变化形态，快速确定时间，由针头在皮革内运行的速度和时间，可快速求出皮革厚度。

Claims (2)

1.一种基于FBG传感器的皮革厚度测量装置，其特征在于，包括传感单元与测量系统，其中：
传感单元包括夹子，在夹子的夹持面上均匀布置有若干针头，每个针头上黏附一个FBG传感器；
测量系统包括一个ASE光源，ASE光源的输出连接至1*4耦合器的输入端，1*4耦合器的四个输出端分别连接4个1*2耦合器的输入端，各个1*2耦合器的一路输出连接一个相应的FBG传感器，各个1*2耦合器的另一路输出连接光开关，光开关接光谱仪。
2.根据权利要求1所述基于FBG传感器的皮革厚度测量装置，其特征在于，所述传感单元还包括用于控制所述夹子的夹持速度和力度的电控制台。
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