CN105737741B - 集成化干涉型微位移光纤传感器及其标定装置和标定方法 - Google Patents
集成化干涉型微位移光纤传感器及其标定装置和标定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105737741B CN105737741B CN201610103694.0A CN201610103694A CN105737741B CN 105737741 B CN105737741 B CN 105737741B CN 201610103694 A CN201610103694 A CN 201610103694A CN 105737741 B CN105737741 B CN 105737741B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- displacement
- optical sensor
- type micro
- optical
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
Abstract
本发明公开了一种集成化干涉型微位移光纤传感器及其标定装置和标定方法，集成化干涉型微位移光纤传感器包括光纤准直器、超小光纤镜头、光纤干涉仪模块、指示激光器、宽带激光器、数据采集卡和计算机；集成化干涉型微位移光纤传感器的标定装置，包括目标反射镜、固定平台、带螺纹的五维调整台；集成化干涉型微位移光纤传感器的标定方法，将超小光纤镜头的输出端正对目标反射镜，通过轴线移动带螺纹的五维调整台，得出输出干涉强度的电压与微位移的函数关系，即为集成化干涉型微位移光纤传感器的标定函数。根据本发明提供的集成化干涉型微位移光纤传感器及标定方法，可用于微小位移量的高精度、快速测量和标定。
Description
技术领域
本发明涉及一种集成化干涉型微位移光纤传感器及其标定装置和标定方法，用于微小位移量的测量领域。
背景技术
随着测试仪器向集成化、高精度方向的发展，对于科研和生产过程中位移的精密检测，尤其是微小位移内窥式测量中的要求越来越高。光纤传感器是伴随着光纤及通信技术的发展而逐步形成的。光纤传感器利用光在光纤中传播特性的变化来调制波导中的光波，使光纤中的光波参量随被测量的变化而改变，从而求得被测信号的大小。可用于微小位移内窥式测量中的集成化干涉型微位移光纤传感器是微小位移内窥式测量技术发展的一个重要方向。然而，对于集成化的干涉型微位移光纤传感器，目前市场上虽然存在单独的光纤干涉仪模块和传感器标定装置，但缺少商用或专用的基于超小光纤镜头的集成化干涉型微位移光纤传感器。
一个典型的集成化干涉型微位移光纤传感器应包括光纤干涉仪模块、超小光纤镜头和标定装置，目前，虽然有超小光纤镜头、专用光纤干涉仪模块和传感器标定装置的研究，但缺少它们的组合使用，尤其缺少超小光纤镜头和光纤干涉仪模块熔接集成的干涉型微位移光纤传感器。本发明正是针对这一关键技术进行展开的。
发明内容
本发明的目的在于解决目前尚无商用或专用的集成化干涉型微位移光纤传感器，提供一种集成化干涉型微位移光纤传感器及其标定装置和标定方法，是一种微小微位移内窥式测量装置及标定方法，可用于微深孔等狭小空间尺寸方面的微位移的快速、高精度检测技术，而且操作容易、便捷。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种集成化干涉型微位移光纤传感器，包括光纤准直器、超小光纤镜头、光纤干涉仪模块、指示激光器、宽带激光器、数据采集卡和计算机，所述光纤准直器、超小光纤镜头、指示激光器、宽带激光器分别通过光纤跳线连接光纤干涉仪模块，所述光纤干涉仪模块通过数据线连接数据采集卡和计算机。
所述光纤干涉仪模块包括参考臂接口、信号臂接口、指示激光接口、宽带激光接口、平衡探测器输出接口、宽带50/50熔融耦合器、WDM耦合器、环形器和平衡探测器；所述宽带50/50熔融耦合器一端分别通过光纤跳线连接所述参考臂接口和所述信号臂接口；所述WDM耦合器一端通过光纤跳线连接所述宽带50/50熔融耦合器，所述WDM耦合器另一端分别通过光纤跳线连接所述指示激光接口和所述平衡探测器；所述环形器一端通过光纤跳线连接所述宽带50/50熔融耦合器，所述环形器另一端分别通过光纤跳线连接所述宽带激光接口和所述平衡探测器；所述光纤准直器和所述超小光纤镜头分别通过光纤跳线连接所述参考臂接口和所述信号臂接口；所述指示激光器和所述宽带激光器分别通过光纤跳线连接所述指示激光接口和所述宽带激光接口；所述数据采集卡分别通过数据线连接所述平衡探测器输出接口和所述计算机；所述光纤准直器输出端镀反射膜。
所述超小光纤镜头由多模光纤镜头、空芯光纤隔片和单模光纤依次熔接而成。
一种集成化干涉型微位移光纤传感器的标定装置，基于上述的集成化干涉型微位移光纤传感器，包括目标反射镜、固定平台、带螺纹的五维调整台，所述目标反射镜和所述带螺纹的五维调整台分别通过夹具垂直固定于所述固定平台上；所述超小光纤镜头通过磁吸夹具固定于所述带螺纹的五维调整台上；所述超小光纤镜头的输出端正对所述目标反射镜。
一种集成化干涉型微位移光纤传感器的标定方法，采用上述的集成化干涉型微位移光纤传感器及其标定装置，具体实施步骤如下：
（1）选取分别与所述光纤准直器和所述超小光纤镜头连接的光纤跳线，使光纤跳线和所述光纤准直器连接的总长度，与光纤跳线和所述超小光纤镜头连接的总长度近似相等；
（2）调整所述带螺纹的五维调整台的方位，使所述超小光纤镜头的中轴线垂直正对所述目标反射镜；
（3）移动所述带螺纹的五维调整台的沿所述超小光纤镜头轴线方向的螺纹，使所述计算机输出的表示干涉强度的电压值达到最大I 0，记录此时螺纹所示位置读数x 0；
（4）移动螺纹微小位移Δx，在所述计算机中记录此时对应的表示干涉强度的电压值I 1；
（5）重复步骤（4）的操作，依次移动螺纹微小位移2Δx、3Δx、……、NΔx，在所述计算机中记录对应的表示干涉强度的电压值I 2、I 3、……、I N，至移动螺纹微小位移（N+1）Δx时，干涉强度的电压值I N+1近似为0；
（6）根据上述步骤取得的表示干涉强度的电压值I 0、I 1、I 2、I 3、……、I N和对应的位置x 0、x 0+Δx、x 0+2Δx、x 0+3Δx、……、x 0+NΔx，分别作为纵坐标和横坐标，并令x 0为0，进行曲线拟合得出输出干涉强度的电压与微位移的函数关系，即为所述集成化干涉型微位移光纤传感器的标定函数。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
本发明装置将超小光纤镜头、干涉仪模块和标定装置集成在一块，实现了干涉型微位移光纤传感器装置的集成化，并解决了狭小空间目标的微位移检测难题，而且操作容易、便捷。
附图说明
图1是本发明的集成化干涉型微位移光纤传感器整体结构示意图。
图2是本发明的光纤干涉仪模块示意图。
图3是本发明的超小光纤镜头结构示意图。
图4是本发明的集成化干涉型微位移光纤传感器的标定方法步骤框图。
具体实施方式
本发明的优选实施方式结合附图论述如下：
参见图1，一种集成化干涉型微位移光纤传感器，包括光纤准直器101、超小光纤镜头102、光纤干涉仪模块105、指示激光器108、宽带激光器109、数据采集卡111和计算机112，所述光纤准直器101、超小光纤镜头102、指示激光器108、宽带激光器109分别通过光纤跳线连接光纤干涉仪模块105，所述光纤干涉仪模块105通过数据线连接数据采集卡111和计算机112。
如图2所示，所述光纤干涉仪模块105包括参考臂接口103、信号臂接口104、指示激光接口106、宽带激光接口107、平衡探测器输出接口110、宽带50/50熔融耦合器201、WDM耦合器202、环形器203和平衡探测器204；所述宽带50/50熔融耦合器201一端分别通过光纤跳线连接所述参考臂接口103和所述信号臂接口104；所述WDM耦合器202一端通过光纤跳线连接所述宽带50/50熔融耦合器201，所述WDM耦合器202另一端分别通过光纤跳线连接所述指示激光接口106和所述平衡探测器204；所述环形器203一端通过光纤跳线连接所述宽带50/50熔融耦合器201，所述环形器203另一端分别通过光纤跳线连接所述宽带激光接口107和所述平衡探测器204；所述光纤准直器101和所述超小光纤镜头102分别通过光纤跳线连接所述参考臂接口103和所述信号臂接口104；所述指示激光器108和所述宽带激光器109分别通过光纤跳线连接所述指示激光接口106和所述宽带激光接口107；所述数据采集卡111分别通过数据线连接所述平衡探测器输出接口110和所述计算机112；所述光纤准直器101输出端镀反射膜113。
如图3所示，所述超小光纤镜头102由多模光纤镜头301、空芯光纤隔片302和单模光纤303依次熔接而成。
参见图1，一种集成化干涉型微位移光纤传感器的标定装置，基于上述集成化干涉型微位移光纤传感器，包括目标反射镜114、固定平台115、带螺纹的五维调整台116，所述目标反射镜114和所述带螺纹的五维调整台116分别通过夹具垂直固定于所述固定平台115；所述超小光纤镜头102通过磁吸夹具固定于所述带螺纹的五维调整台116上；所述超小光纤镜头102的输出端正对所述目标反射镜114。
参见图4，一种集成化干涉型微位移光纤传感器的标定方法，采用上述集成化干涉型微位移光纤传感器及标定装置，具体实施步骤如下：
（1）选取分别与所述光纤准直器101和所述超小光纤镜头102连接的光纤跳线，使光纤跳线和所述光纤准直器101连接的总长度，与光纤跳线和所述超小光纤镜头102连接的总长度近似相等；
（2）调整所述带螺纹的五维调整台116的方位，使所述超小光纤镜头102的中轴线垂直正对所述目标反射镜114；
（3）移动所述带螺纹的五维调整台116的沿所述超小光纤镜头102轴线方向的螺纹，使所述计算机112输出的表示干涉强度的电压值达到最大I 0，记录此时螺纹所示位置读数x 0；
（4）移动螺纹微小位移Δx，在所述计算机112中记录此时对应的表示干涉强度的电压值I 1；
（5）重复步骤（4）的操作，依次移动螺纹微小位移2Δx、3Δx、……、NΔx，在所述计算机112中记录对应的表示干涉强度的电压值I 2、I 3、……、I N，至移动螺纹微小位移（N+1）Δx时，干涉强度的电压值I N+1近似为0.
（6）根据上述步骤取得的表示干涉强度的电压值I 0、I 1、I 2、I 3、……、I N和对应的位置x 0、x 0+Δx、x 0+2Δx、x 0+3Δx、……、x 0+NΔx，分别作为纵坐标和横坐标，并令x 0为0，进行曲线拟合得出输出干涉强度的电压与微位移的函数关系，即为所述集成化干涉型微位移光纤传感器的标定函数。
本实施例中，光纤干涉仪模块105采用Thorlabs公司生产的型号为INT-MSI-1300B的干涉仪模块；超小光纤镜头102根据发明专利（王驰，于瀛洁，方臣，唐智，齐博，张之江，“全光纤型超小探针的制作装置及方法”，中国发明专利，申请日：2011.1.14，授权专利号:ZL 201110007712.2，授权公告日：2012.7.04），由发明人所在单位即上海大学和上海相和光纤科技有限公司联合开发制作完成的研制装置制作。
Claims (3)
1.一种集成化干涉型微位移光纤传感器，包括光纤准直器(101)、超小光纤镜头(102)、光纤干涉仪模块(105)、指示激光器(108)、宽带激光器(109)、数据采集卡(111)和计算机(112)，所述光纤准直器(101)、超小光纤镜头(102)、指示激光器(108)、宽带激光器(109)分别通过光纤跳线连接光纤干涉仪模块(105)，所述光纤干涉仪模块(105)通过数据线连接数据采集卡(111)和计算机(112)；其特征在于：
基于所述集成化干涉型微位移光纤传感器制作标定装置，包括目标反射镜(114)、固定平台(115)、带螺纹的五维调整台(116)，所述目标反射镜(114)和所述带螺纹的五维调整台(116)分别通过夹具垂直固定于所述固定平台(115)上；所述超小光纤镜头(102)通过磁吸夹具固定于所述带螺纹的五维调整台(116)上；所述超小光纤镜头(102)的输出端正对所述目标反射镜(114)；
在实施集成化干涉型微位移光纤传感器的标定方法的过程中，采用所述集成化干涉型微位移光纤传感器及所述标定装置，具体实施步骤如下：
(1)选取分别与所述光纤准直器(101)和所述超小光纤镜头(102)连接的光纤跳线，使光纤跳线和所述光纤准直器(101)连接的总长度，与光纤跳线和所述超小光纤镜头(102)连接的总长度近似相等；
(2)调整所述带螺纹的五维调整台(116)的方位，使所述超小光纤镜头(102)的中轴线垂直正对所述目标反射镜(114)；
(3)移动所述带螺纹的五维调整台(116)的沿所述超小光纤镜头(102)轴线方向的螺纹，使所述计算机(112)输出的表示干涉强度的电压值达到最大I0，记录此时螺纹所示位置读数x0；
(4)移动螺纹微小位移Δx，在所述计算机(112)中记录此时对应的表示干涉强度的电压值I1；
(5)重复步骤(4)的操作，依次移动螺纹微小位移2Δx、3Δx、……、NΔx，在所述计算机(112)中记录对应的表示干涉强度的电压值I2、I3、……、IN，至移动螺纹微小位移(N+1)Δx时，干涉强度的电压值IN+1近似为0；
(6)根据上述步骤取得的表示干涉强度的电压值I0、I1、I2、I3、……、IN和对应的位置x0、x0+Δx、x0+2Δx、x0+3Δx、……、x0+NΔx，分别作为纵坐标和横坐标，并令x0为0，进行曲线拟合得出输出干涉强度的电压与微位移的函数关系，即为所述集成化干涉型微位移光纤传感器的标定函数。
2.根据权利要求1所述的集成化干涉型微位移光纤传感器，其特征在于，所述光纤干涉仪模块(105)包括参考臂接口(103)、信号臂接口(104)、指示激光接口(106)、宽带激光接口(107)、平衡探测器输出接口(110)、宽带50/50熔融耦合器(201)、WDM耦合器(202)、环形器(203)和平衡探测器(204)；所述宽带50/50熔融耦合器(201)一端分别通过光纤跳线连接所述参考臂接口(103)和所述信号臂接口(104)；所述WDM耦合器(202)一端通过光纤跳线连接所述宽带50/50熔融耦合器(201)，所述WDM耦合器(202)另一端分别通过光纤跳线连接所述指示激光接口(106)和所述平衡探测器(204)；所述环形器(203)一端通过光纤跳线连接所述宽带50/50熔融耦合器(201)，所述环形器(203)另一端分别通过光纤跳线连接所述宽带激光接口(107)和所述平衡探测器(204)；所述光纤准直器(101)和所述超小光纤镜头(102)分别通过光纤跳线连接所述参考臂接口(103)和所述信号臂接口(104)；所述指示激光器(108)和所述宽带激光器(109)分别通过光纤跳线连接所述指示激光接口(106)和所述宽带激光接口(107)；所述数据采集卡(111)分别通过数据线连接所述平衡探测器输出接口(110)和所述计算机(112)；所述光纤准直器(101)输出端镀反射膜(113)。
3.根据权利要求1所述的集成化干涉型微位移光纤传感器，其特征在于，所述超小光纤镜头(102)由多模光纤镜头(301)、空芯光纤隔片(302)和单模光纤(303)依次熔接而成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610103694.0A CN105737741B (zh) | 2016-02-25 | 2016-02-25 | 集成化干涉型微位移光纤传感器及其标定装置和标定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610103694.0A CN105737741B (zh) | 2016-02-25 | 2016-02-25 | 集成化干涉型微位移光纤传感器及其标定装置和标定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105737741A CN105737741A (zh) | 2016-07-06 |
| CN105737741B true CN105737741B (zh) | 2018-08-07 |
Family
ID=56248430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610103694.0A Active CN105737741B (zh) | 2016-02-25 | 2016-02-25 | 集成化干涉型微位移光纤传感器及其标定装置和标定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105737741B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107490395B (zh) * | 2016-12-27 | 2020-06-05 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 一种腔长可控的光纤Fabry-Perot腔构成方法 |
| CN108983253A (zh) * | 2018-07-30 | 2018-12-11 | 河南师范大学 | 一种高精度激光微距测量方法 |
| CN110006356B (zh) * | 2019-04-29 | 2021-04-02 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 基于ss-oct间距测量系统中的实时标定装置和方法 |
| CN110132398A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-08-16 | 上海大学 | 集成化干涉型微振动光纤传感器及其标定装置和标定方法 |
| CN112762842B (zh) * | 2019-11-04 | 2023-07-28 | 聊城大学 | 多芯光纤位移量测组件及多芯光纤位移量测系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1705471A1 (en) * | 2005-03-23 | 2006-09-27 | Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) | Apparatus for measuring differential mode delay of multimode optical fiber |
| CN101458212A (zh) * | 2009-01-04 | 2009-06-17 | 北京心润心激光医疗设备技术有限公司 | 实时成像的光学相干层析皮肤诊断设备 |
| CN102374846A (zh) * | 2011-09-21 | 2012-03-14 | 清华大学 | 一种封闭式位移传感器标定装置 |
| CN102499619A (zh) * | 2011-10-13 | 2012-06-20 | 上海大学 | Grin光纤探针及其制作方法、聚焦性能检测装置和检测方法 |
| CN104048610A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-09-17 | 中国地震局地质研究所 | 反射式光纤位移传感器现场应用定标的方法和系统 |
| CN205027314U (zh) * | 2015-10-19 | 2016-02-10 | 华北理工大学 | 一种新型光纤光栅位移传感实验装置 |
-
2016
- 2016-02-25 CN CN201610103694.0A patent/CN105737741B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1705471A1 (en) * | 2005-03-23 | 2006-09-27 | Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) | Apparatus for measuring differential mode delay of multimode optical fiber |
| CN101458212A (zh) * | 2009-01-04 | 2009-06-17 | 北京心润心激光医疗设备技术有限公司 | 实时成像的光学相干层析皮肤诊断设备 |
| CN102374846A (zh) * | 2011-09-21 | 2012-03-14 | 清华大学 | 一种封闭式位移传感器标定装置 |
| CN102499619A (zh) * | 2011-10-13 | 2012-06-20 | 上海大学 | Grin光纤探针及其制作方法、聚焦性能检测装置和检测方法 |
| CN104048610A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-09-17 | 中国地震局地质研究所 | 反射式光纤位移传感器现场应用定标的方法和系统 |
| CN205027314U (zh) * | 2015-10-19 | 2016-02-10 | 华北理工大学 | 一种新型光纤光栅位移传感实验装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| INT-MSI-1300B Michelson Type OCT Interferometer;Thorlabs Instrumentation;《Operation Manual》;20090709;第3.1-3.2、3.6节，图2、10 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105737741A (zh) | 2016-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105737741B (zh) | 集成化干涉型微位移光纤传感器及其标定装置和标定方法 | |
| CN107515054B (zh) | 一种基于迈克尔逊干涉仪的光纤温度和折射率测量传感装置 | |
| CN202938795U (zh) | 一种微小角度的激光测量装置 | |
| CN103712575A (zh) | 光学的弯曲曲率测试方法及传感器 | |
| CN106841108A (zh) | 一种纤芯折射率可调的光纤spr传感器及其制作方法 | |
| CN102967585B (zh) | 基于双光纤点衍射移相干涉的折射率测量方法 | |
| CN103063414A (zh) | 一种采用对称光栅的焦距测量装置 | |
| CN103196869B (zh) | 多芯光纤有效折射率差的测量方法及其光谱数据获取装置 | |
| CN105866071B (zh) | 一种光纤干涉法测折射率的装置 | |
| CN203259473U (zh) | 一种折射率测量装置 | |
| CN103196834B (zh) | 带有气压平衡装置的光干涉气体检测系统 | |
| CN109579820A (zh) | 一种提高光纤陀螺仪标度因数性能的方法 | |
| CN102519907B (zh) | 反射型光纤-微流控芯片折射率传感器 | |
| CN109946042B (zh) | 一种y型波导耦合精度的测量方法及装置 | |
| CN203970336U (zh) | 用于腔内压力测量的内窥镜组件 | |
| CN110132398A (zh) | 集成化干涉型微振动光纤传感器及其标定装置和标定方法 | |
| CN201945404U (zh) | 一种基于3°角倾斜mfbg的温度与折射率同时测量传感器 | |
| CN103697920A (zh) | 一种光纤传感头和基于该传感头的测量液体折射率的光纤传感系统及方法 | |
| CN102928204B (zh) | 光纤偏振消光比标准器 | |
| CN105044476B (zh) | 电场测量装置 | |
| CN209055307U (zh) | 一种改进型离轴抛物面镜焦距检测装置 | |
| CN103076303A (zh) | 一种基于边孔单模光纤的应力长周期光纤光栅液体折射率传感器 | |
| RU2506568C2 (ru) | Устройство измерения показателя преломления | |
| CN107407617A (zh) | 用于诸如多模式光纤几何测量的光纤测量的装置、系统和方法 | |
| CN202939126U (zh) | 一种基于双缝干涉原理测量液体折射率的装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |