CN107478660B - 一种光纤质量检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光纤质量检测系统及方法，将光源发出的光束经过反射镜进入通光孔后照射到待测光纤的入射端，利用CCD相机采集所述待测光纤的出射端的图像信息，并传输至图像处理系统进行图像信息处理。本发明根据待测光纤的数量及长度，调整光纤固定装置，从而实现了快速检测，同时利用光纤固定装置同时检测多根光纤，实现了批量检测光纤质量，从而解决了现有技术中的问题，保证了闪烁体探测器对光纤质量的要求。

Description

一种光纤质量检测系统及方法

技术领域

本发明涉及大面积闪烁体中子探测器技术中波移光纤的质量控制领域，尤其涉及一种光纤质量检测系统及方法。

背景技术

以6Li为中子灵敏介质辅以波移光纤的闪烁体中子探测器有较好的中子探测能力和位置分辨能力。波移光纤可以吸收侧边入射的光子，并以一定的几率转换为波长较长的光子在光纤中传输，最后由光纤末端的光电倍增管接受，并经过放大甄别，由计算机记录中子信号，获取中子的探测效率和位置信息。因此波移光纤的质量非常重要，光纤的质量主要指光纤的一致性和光衰减长度，光纤一致性好，信号的一致性就好；光衰减长度长，信号的幅度就大，这样中子的探测效率高和位置分辨更好，修正因素也少。因此如何快速、批量检测光纤质量的问题，是现有技术亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种光纤质量检测系统及方法。本发明通过光纤固定装置、CCD相机、步进电机以及图像处理系统一次检测多根光纤，检测装置简单易操作，同时实现了快速、批量检测光纤质量，并保证了闪烁体探测器中光纤质量的要求。

本发明提供一种光纤质量检测系统，包括：第一暗箱，第二暗箱，设置于所述第一暗箱中的光源及反射镜，设置于所述第二暗箱中的光纤固定装置、CCD相机及步进电机，以及图像处理系统；

所述光纤固定装置及CCD相机固定在所述步进电机上，所述光纤固定装置用于固定待测光纤；所述第一暗箱与第二暗箱各设置有通光孔；

所述光源发出的光束经过反射镜、第一暗箱的通光孔及第二暗箱的通光孔后照射到所述待测光纤的入射端，所述CCD相机采集所述待测光纤的出射端的图像信息，并传输至所述图像处理系统进行图像信息处理。

在一个实施例中，所述第一暗箱及所述第二暗箱水平并排放置，且由不透光材质制成；所述第一暗箱正面设有开门，用于更换所述待测光纤。

在一个实施例中，所述光源的出光口设置有宽度可调的狭缝，所述第二暗箱外侧设有手动调节旋钮，用于手动调节所述狭缝的宽度。

在一个实施例中，所述光源为波长430nm的蓝色LED光源，经过所述狭缝发出所述光束。

在一个实施例中，所述光纤固定装置包括：支架、刻槽板、O型圈及盖板；

所述光纤固定装置通过支架固定在所述步进电机上；

所述支架用于支撑所述刻槽板；

所述O型圈设置于所述刻槽板的凹槽内，所述O型圈用于放置所述待测光纤；

所述盖板盖住所述刻槽板的凹槽。

在一个实施例中，所述图像处理系统，用于对所述图像信息进行灰度处理及绘制三维灰度图。

在一个实施例中，还包括：供电装置，所述供电装置与所述步进电机电连接。

在一个实施例中，所述待测光纤为波移光纤；

所述波移光纤的数量及长度可调整。

根据上述光纤质量检测系统本发明实施例还提供了一种光纤质量检测方法，包括：

光源发出均匀光束，照射在所述反射镜上；

所述反射镜将所述均匀光束通过通光孔反射到所述待测光纤的入射端；

CCD相机在所述待测光纤的出射端采集图像信息，并传输至图像处理系统进行图像信息处理；

所述图像处理系统对所述图像信息进行灰度处理，并绘制三维灰度直方图。

本发明提供的光纤质量检测方法，解决了现有技术中无法快速、批量检测光纤质量的问题。本发明提供的光纤质量检测方法，通过将光源发出均匀光束反射到所述待测光纤的入射端，将CCD相机在所述待测光纤的出射端采集图像信息传输至图像处理系统进行灰度处理并绘制三维灰度直方图的方法，实现了快速、批量检测光纤质量，并保证了闪烁体探测器对光纤质量的要求。

针对目前无法快速、批量检测光纤质量的问题，本发明实施例提供了一种光纤质量检测系统及方法，将光源发出的光束经过反射镜进入通光孔后照射到待测光纤的入射端，利用CCD相机采集所述待测光纤的出射端的图像信息，并传输至图像处理系统进行图像信息处理。本发明根据待测光纤的数量及长度，调整光纤固定装置，从而实现了快速检测，同时利用光纤固定装置同时检测多根光纤，实现了批量检测光纤质量，从而解决了现有技术中的问题，保证了闪烁体探测器对光纤质量的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明光纤质量检测系统的正视结构图；

图2是本发明一实施例中光纤质量检测系统摆放位置示意图；

图3是本发明光纤质量检测系统结构的俯视结构图；

图4是本发明一实施例中光纤固定装置摆放示意图；

图5是本发明一实施例中光纤固定装置结构图；

图6A、图6B是本发明一实施例中的刻槽板结构图；

图7是本发明一实施例中带有盖板的刻槽板结构图；

图8是本发明一实施例中光纤摆放示意图；

图9是本发明光纤质量检测方法的流程图；

图10是本发明一实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、……等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的“电性耦接”，可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，而“电性耦接”还可指两个或多个元件相互操作或动作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本案。

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种光纤质量检测系统及方法。该光纤质量检测系统，其结构图如图1所示，包括：第一暗箱1，第二暗箱2，设置于所述第一暗箱1中的光源3及反射镜4，设置于所述第二暗箱2中的光纤固定装置5、CCD相机6及步进电机7，以及图像处理系统8。

光纤固定装置5及CCD相机6固定在步进电机7上，光纤固定装置5用于固定待测光纤9。第一暗箱1侧面设置一通光孔10，第二暗箱2侧面设置一通光孔11。

光源3发出的光束12经过反射镜13进入第一暗箱的通光孔10及第二暗箱的通光孔11后照射到待测光纤9的入射端。CCD相机6采集待测光纤9的出射端的图像信息，并传输至图像处理系统8进行图像信息处理。

具体实施时，如图1所示，第一暗箱1与第二暗箱2是两个独立的箱体，均用于装载上述各个部件及保持各个部件的避光。通过第一暗箱1与第二暗箱2使光源3及光纤固定装置5分开放置，可以减少光纤检测装置占用的空间和材料，方便运输和摆放及便于控制光束。

光纤固定装置5及CCD相机6架设在步进电机7上，并且保持光纤固定装置5及CCD相机6之间的距离不大于10cm，本发明不以此为限。其中，CCD相机6为线阵CCD、面阵CCD或数码相机中的任意一种相机，本发明不以此为限。

反射镜13使光束12依次通过通光孔10及通光孔11反射到待测光纤9入射端，使待测光纤9的入射光均匀无差异。

一实施例中，如图1所示，第一暗箱1与第二暗箱2通过反射镜13保持在同一个水平面并排放置，且第一暗箱1与第二暗箱2由不透光材质制成。在第一暗箱1正面设置有一个开门14，用于更换待测光纤9。

具体实施时，由于不透光材质包括金属和非金属，本实施例中第一暗箱1及第二暗箱2采用金属铝制成，使得第一暗箱1与第二暗箱2具有避光及质量轻便等优点，本发明不以此为限。

如图1所示，开门14便于开启和关闭，使更换待测光纤9更为方便。关闭开门14后，保证第一暗箱1的密闭及避光性，本发明不以此为限。

一实施例中，如图2所示，第一暗箱1及第二暗箱2还可采用上下放置的实施方案，本发明不以此为限。

一实施例中，光源3的出光口设置有宽度可调的狭缝15，第二暗箱2外侧设有手动调节旋钮16，用于手动调节狭缝15的宽度。

具体实施时，如图3所示，通过旋转延伸到第二暗箱2外侧的手动调节旋钮16，实现对光源3的出光口设置的狭缝15的宽度进行连续调整，从而实现对光束12的宽度调节。通过反射镜13使光束12依次通过通光孔10及通光孔11反射到待测光纤9入射端，使待测光纤9的入射光均匀无差异。

一实施例中，光源3为波长430nm的蓝色LED光源，经过狭缝15发出光束12。

具体实施时，光源3为光纤检测装置提供所需入射光源，为保证入射在每根待测光纤上的光尽可能无差别，光源3产生的光束12在0.5*2cm范围内的均匀度达到95％以上，且宽度可进行调节。根据待测光纤9对不同光波段的吸收效率不同及可购买到的LED制约，本实施例光源3采用波长为430nm蓝色LED，本发明不以此为限。

一实施例中，光纤固定装置5，如图4所示，包括：支架20、刻槽板21、O型圈22及盖板23。

光纤固定装置5通过支架20固定在步进电机7上；

支架20用于支撑刻槽板21；

O型圈22设置于刻槽板21的凹槽24内，O型圈22用于放置待测光纤9；

盖板23盖住刻槽板21的凹槽24。

具体实施时，盖板23与刻槽板21盖合后放置于支架20中。

如图5所示，支架20固定在步进电机7上，并保持光纤固定装置5与CCD相机6之间的距离不大于10cm。

光纤固定装置5对待测光纤9进行固定，使待测光纤9的入射端支架20及接近中间位置的支架20之间的距离为35cm，同时将待测光纤9的入射端并排放置在凹槽24中保证光纤之间无缝隙，并且保持待测光纤9出射端的芯间距均不小于4mm，且保持每一根光纤均处于水平状态。

图6A为用于固定待测光纤9入射端及中间位置的刻槽板21的结构图。如图6A所示，根据一批待测光纤9的数量选择对应待测光纤9入射端及中间位置使用的刻槽板21，刻槽板21可为5cm长，宽度与测试的待测光纤9的数量相对应，刻槽板21至少具有1凹槽24，凹槽24的尺寸可为5cm长，1mm深。为了保证入射待测光纤9之间无狭缝，因此放置于入射端及中间位置的刻槽板21的凹槽24中的待测光纤9不使用O型圈22。为了避免待测光纤9在测试中被磨损，因此入射端及中间位置的刻槽板21的材质为不透明塑料材质或者硅胶等，本发明不以此为限。

刻槽板21盖上盖板23，并固定待测光纤9后，放置于支架20中。

盖板23采用不透明材质中的塑料制成，本发明不以此为限。

图6B为用于固定待测光纤9出射端的刻槽板21的结构图。如图6B所示，待测光纤9出射端使用的刻槽板21的尺寸可为5cm长，6cm宽的刻槽板，刻槽板21具有多个凹槽24，凹槽24得出尺寸可为4mm宽，4mm深，凹槽间距为1mm。测试时利用多个O型圈22将每根待测光纤9放置于凹槽24内，保证光纤的芯间距均不小于4mm，且保持每一根光纤均处于水平状态，避免待测光纤9在测试过程中被磨损，本发明不以此为限。

图7为本发明一实施例中带有盖板的刻槽板结构图。如图7所示，刻槽板21盖上盖板23，并固定待测光纤9后，放置于支架20中。刻槽板21盖上盖板23后，可以使待测光纤9水平方向保持水平，竖直方向并排放置。

盖板23采用不透明材质中的塑料制成，本发明不以此为限。

一实施例中，图像处理系统8，用于对图像信息进行灰度处理及绘制三维灰度图。

具体实施时，图像处理系统8由CCD相机6附带的实时拍摄和传输系统组成。其中，图像处理系统8中安装了MATLAB及Origin等图像处理软件。图像处理系统8将CCD相机6采集到的图像信息存储在MATLAB的文件夹下，对图像信息进行灰度化处理，并绘制三维灰度直方图。选择一根质量合格的光纤作为标准光纤，当某一根光纤的灰度值总和或者平均值中的任意一个数值与标准光纤数值有10％差别时确定此根光纤存在质量问题，待数据处理完成后打开开门14将问题光纤摒弃，此批待测光纤检测完毕并进行下一批次光纤的固定检测。

一实施例中，光纤检测装置还包括供电装置17，供电装置17与步进电机7电连接。

一实施例中，供电设备17包括数字型低压调节电源18和恒压源19。

具体实施时，如图1所示，数字型低压调节电源18与步进电机7电连接，通过调节数字型可调低压电源18的脉冲控制步进电机7的水平移动。

恒压源19与光源3电连接，为光源3供电，本发明不依次为限。

一实施例中，供电设备17仅包括数字型低压调节电源18，数字型低压调节电源18同时与步进电机7及光源3电连接。

具体实施时，通过调节数字型可调低压电源18的脉冲控制步进电机7的水平移动；通过数字型低压调节电源18为光源3供电，本发明不以上述内容为限。

具体实施时，供电设备17放置在第一暗箱1及第二暗箱2外部，便于实时调节和观测电压数值。

一实施例中，待测光纤9为波移光纤，波移光纤的数量及长度可调整。

具体实施时，根据大面积闪烁体中子探测器本身需要，待测光纤9的长度可设置为1.1m或1.4m，一批次测试待测光纤9的数量由待测光纤的出射端刻槽板的凹槽24的数量决定，本发明不以此为限。

当待测光纤9的长度为1.1m时，按照如下要求固定光纤固定装置5：如图8所示，待测光纤9的入射端支架20及中间位置的支架20之间的距离为35cm；待测光纤9的入射端保证光纤之间无缝隙，出射端保证光纤的芯间距均为不小于4mm，且每一根光纤均保持水平，便于CCD相机采集图像信息。

当待测光纤9的长度为1.4m时，按照如下要求固定光纤固定装置5：如图8所示，待测光纤9的入射端支架20及中间位置的支架20之间的距离为35cm；待测光纤9的入射端保证光纤之间无缝隙，出射端保证光纤的芯间距均为不小于4mm，且每一根光纤均保持水平，便于CCD相机采集图像信息。

图9是本发明一实施例中光纤质量检测方法流程图。

根据上述光纤质量检测系统本发明一实施例还提供了一种光纤质量检测方法，其流程图如图9所示，包括：

S901：光源发出均匀光束，照射在反射镜上。

具体实施时，可以通过手动调节旋钮16调节光束12通过的狭缝宽度，从而使光源3发射均匀光束照射到反射镜4上。

S902：反射镜将均匀光束通过通光孔反射到待测光纤的入射端。

具体实施时，如图10所示，S902包括以下步骤：

S1001：根据待测光纤的长度调节光纤固定装置，并固定待测光纤。

具体实施时，根据待测光纤9的长度选择支架20的数量，通常选用三个支架20，一个用于待测光纤9的入射端、一个用于待测光纤9的接近入射端的中间位置及一个用于待测光纤9的出射端。

根据待测光纤9的出射端刻槽板21中凹槽24的数量，确定一批光纤检测最多检测的待测光纤9的数量。

每根待测光纤9在入射端、中间位置及出射端的凹槽24内至少使用3个O型圈，以保证待测光纤可以被固定在凹槽24内。

根据选用的不同尺寸的刻槽板21选择对应尺寸的盖板23，并将盖板23与刻槽板21盖合，将待测光纤9固定于刻槽板21中。

将盖合后的刻槽板21竖直固定在支架20上，同时保持光纤水平方向水平及竖直方向并排放置，并且待测光纤9的入射端无狭缝排列及出射端保持不小于4mm的均匀光纤的芯间距。支架20包括入射端支架、中间位置支架及出射端支架，其中出射端支架与CCD相机6之间的距离不大于10cm，本发明不以以上内容为限。

S1002：调节光纤固定装置。

步进电机7上承载光纤固定装置5与CCD相机6，通过调节供电装置17的脉冲控制步进电机7的水平移动，使通过通光孔11的均匀光束12照射到待测光纤9的入射端。

S903：CCD相机在待测光纤的出射端采集图像信息，并传输至图像处理系统进行图像信息处理。

具体实施时，CCD相机6采集待测光纤9的出射端的图像信息，并传输给图像处理系统8，进行图像信息处理。

S904：所述图像处理系统对所述图像信息进行灰度处理，并绘制三维灰度直方图。

具体实施时，图像处理系统8中安装了MATLAB及Origin等图像处理软件。图像处理系统8将CCD相机6采集到的图像信息存储在MATLAB的文件夹下，对图像信息进行灰度化处理，并绘制三维灰度直方图。判断当前光纤的灰度值总和与标准光纤的对应灰度值总和是否存在10％的差别或者当前光纤的平均值与标准光纤的对应平均值是否存在10％的差别。当某一根光纤的灰度值总和或者平均值中的任意一个数值与标准光纤数值有10％差别时确定此根光纤存在质量问题，待数据处理完成后打开开门14将问题光纤摒弃，此批待测光纤检测完毕并进行下一批次光纤的固定检测。

本发明通过将光源发出均匀光束反射到所述待测光纤的入射端，将CCD相机在所述待测光纤的出射端采集图像信息传输至图像处理系统进行灰度处理并绘制三维灰度直方图的方法，实现了快速、批量检测光纤质量，并保证了闪烁体探测器对光纤质量的要求。

针对目前无法快速、批量检测光纤质量的问题，本发明实施例提供了一种光纤质量检测系统及认证方法，光源发出的光束经过反射镜进入所述通光孔后照射到待测光纤的入射端，将CCD相机采集所述待测光纤的出射端的图像信息传输至图像处理系统进行图像信息处理。本发明通过调整待测光纤的数量可长度实现了快速检测，同时利用光纤固定装置同时检测多根光纤，实现了批量检测光纤质量，从而解决了现有技术中的问题，保证了闪烁体探测器对光纤质量的要求。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种光纤质量检测系统，其特征在于，包括：第一暗箱，第二暗箱，设置于所述第一暗箱中的光源及反射镜，设置于所述第二暗箱中的光纤固定装置、CCD相机及步进电机，以及图像处理系统；

所述光纤固定装置及CCD相机固定在所述步进电机上，所述光纤固定装置用于固定待测光纤；所述第一暗箱与第二暗箱各设置有通光孔；

所述光源发出的光束经过反射镜、第一暗箱的通光孔及第二暗箱的通光孔后照射到所述待测光纤的入射端，所述CCD相机采集所述待测光纤的出射端的图像信息，并传输至所述图像处理系统进行图像信息处理；

所述光纤固定装置包括：支架、刻槽板、O型圈及盖板；

所述光纤固定装置通过支架固定在所述步进电机上；支架固定在步进电机上，并保持光纤固定装置与CCD相机之间的距离不大于10cm；

所述支架用于支撑所述刻槽板；

所述O型圈设置于所述刻槽板的凹槽内，所述O型圈用于放置所述待测光纤；

光纤固定装置对待测光纤进行固定，使待测光纤的入射端支架及接近中间位置的支架之间的距离为35cm，同时将待测光纤的入射端并排放置在凹槽中保证光纤之间无缝隙，并且保持待测光纤出射端的芯间距均不小于4mm，且保持每一根光纤均处于水平状态；

所述盖板盖住所述刻槽板的凹槽。

2.根据权利要求1所述的光纤质量检测系统，其特征在于，所述第一暗箱及所述第二暗箱水平并排放置，且由不透光材质制成；所述第二暗箱正面设有开门，用于更换所述待测光纤。

3.根据权利要求2所述的光纤质量检测系统，其特征在于，所述光源的出光口设置有宽度可调的狭缝，所述第一暗箱外侧设有手动调节旋钮，用于手动调节所述狭缝的宽度。

4.根据权利要求3所述的光纤质量检测系统，其特征在于，所述光源为波长430nm的蓝色LED光源，经过所述狭缝发出所述光束。

5.根据权利要求1所述的光纤质量检测系统，其特征在于，所述图像处理系统，用于对所述图像信息进行灰度处理及绘制三维灰度图。

6.根据权利要求1所述的光纤质量检测系统，其特征在于，还包括：供电装置，所述供电装置与所述步进电机电连接。

7.根据权利要求1所述的光纤质量检测系统，其特征在于，所述待测光纤为波移光纤；

所述波移光纤的数量及长度可调整。

8.使用权利要求1至7中任意一项所述的光纤质量检测系统进行光纤质量检测的方法，其特征在于，包括：

光源发出均匀光束，照射在所述反射镜上；

所述反射镜将所述均匀光束通过通光孔反射到所述待测光纤的入射端；

CCD相机在所述待测光纤的出射端采集图像信息，并传输至图像处理系统进行图像信息处理；

所述图像处理系统对所述图像信息进行灰度处理，并绘制三维灰度直方图。