CN108181089B - 一种光纤折损检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光纤折损检测装置，包括：会聚透镜、分光镜、第一光敏传感器和控制器；会聚透镜用于将入射的准直光线进行会聚，以便会聚后的光线透过分光镜入射至待检测光纤的入射端；从待检测光纤的入射端反射到分光镜的反射光进入第一光敏传感器，以便生成第一检测信号；控制器用于判断第一检测信号是否小于第一预设阈值；若是，则判定待检测光纤被折损。本申请利用光路可逆性，通过检测由待检测光纤的入射端所反射出的反射光功率，并与第一预设阈值进行比较，可有效提高检测精度，降低检测成本，并扩大检测范围和提高检测能力。本申请还公开了一种光纤折损检测方法，同样具有上述有益效果。

Description

一种光纤折损检测装置及方法

技术领域

本申请涉及光纤耦合技术领域，特别涉及一种光纤折损检测装置及方法。

背景技术

光纤耦合技术可将激光与光纤耦合之后输出从毫瓦级到千瓦级等不同功率大小的激光束，广泛应用于激光显示、照明、电信网路、工业加工等领域。

光纤属于石英材料，易为破损甚至折断。光纤内部传输的光束将在光纤的折损处泄露，并导致能量的急剧积累，不仅影响光纤输出端的输出功率，更会可能引发火灾等严重事故。因此，光纤的折损检测十分重要。

现有技术中光纤的折损检测技术并不成熟，仅有部分人员使用温度传感器通过判断温度是否过高来检测光纤是否有折损。该方法一方面受制于温度传感器较低的检测精度；另一方面，其只能检测到温度传感器安装位置附近单点的温度，无法评判整条光纤的折损情况，尤其是对于长距离铺设的光纤；此外，该方法需要额外铺设温度传感器以及检测装置，结构复杂、成本较高、安装工艺繁琐。

由此可见，采用何种便于使用的低成本光纤折损检测装置以便提高检测精度并扩大检测范围，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种便于使用的低成本光纤折损检测装置及方法，以便有效地提高检测精度并扩大检测范围。

为解决上述技术问题，本申请提供一种光纤折损检测装置，包括：会聚透镜、分光镜、第一光敏传感器和控制器；

所述会聚透镜用于将入射的准直光线进行会聚，以便会聚后的光线透过所述分光镜入射至待检测光纤的入射端；

从所述待检测光纤的入射端反射到所述分光镜的反射光进入所述第一光敏传感器，以便生成第一检测信号；

所述控制器用于判断所述第一检测信号是否小于第一预设阈值；若是，则判定所述待检测光纤被折损。

会聚可选地，所述分光镜的镜面镀有增透膜。

可选地，所述分光镜的镜面与所述会聚透镜的主光轴呈45°角的位置关系。

可选地，所述待检测光纤的入射端位于所述会聚透镜的焦点处。

可选地，还包括第二光敏传感器；

所述会聚后的光线入射到所述分光镜后的反射光进入所述第二光敏传感器，以便生成第二检测信号；

所述控制器还用于：

根据所述第二检测信号的大小获取所述准直光线的输入功率，并根据所述输入功率生成所述第一预设阈值。

可选地，所述控制器还用于：

当判定所述第一检测信号不小于所述第一预设阈值之后，判断所述第一检测信号是否小于第二预设阈值；

若是，则判定所述待检测光纤被弯曲；

其中，所述第二预设阈值高于所述第一预设阈值。

可选地，还包括：

报警器：用于在所述控制器判定所述待检测光纤被折损之后进行报警，以便提醒用户。

可选地，所述控制器还用于：

在判定所述待检测光纤被折损之后切断所述准直光线的光源。

本申请还提供了一种光纤折损检测方法，包括：

获取待检测光纤的入射光从所述待检测光纤的入射端反射到分光镜的反射光的第一检测信号；所述入射光线由会聚透镜将准直光线进行会聚后透过所述分光镜入射至所述待检测光纤的所述入射端；

判断所述第一检测信号是否小于第一预设阈值；

若是，则判定所述待检测光纤被折损。

可选地，在所述判定所述待检测光纤被折损之后还包括：

切断所述准直光线的光源。

本申请所提供的光纤折损检测装置包括：会聚透镜、分光镜、第一光敏传感器和控制器；所述会聚透镜用于将入射的准直光线进行会聚，以便会聚后的光线透过所述分光镜入射至待检测光纤的入射端；从所述待检测光纤的入射端反射到所述分光镜的反射光进入所述第一光敏传感器，以便生成第一检测信号；所述控制器用于判断所述第一检测信号是否小于第一预设阈值；若是，则判定所述待检测光纤被折损。

可见，相比于现有技术，本申请所提供的光纤折损检测装置便于安装使用且成本较低，利用光路可逆性，通过光敏传感器检测由待检测光纤的入射端所反射出的反射光功率，并与第一预设阈值进行比较，可得到对待检测光纤是否被折损的判断结果。本申请利用了光敏元件的高灵敏性可有效提高检测精度，并且，针对光路上光功率能量变化的检测方式可以准确反映整条光纤的折损情况，有效扩大了检测范围并提高了检测能力。本申请所提供的光纤折损检测方法同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。

图1为本申请实施例所提供的一种光纤折损检测装置的结构框图；

图2为本申请实施例所提供的一种光纤折损检测装置的光路示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种光纤折损检测过程中的结果曲线图；

图4为本申请实施例所提供的一种光纤折损检测方法的流程图。

具体实施方式

本申请的核心在于提供一种便于使用的低成本光纤折损检测装置及方法，以便有效地提高检测精度并扩大检测范围。

为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的一种光纤折损检测装置的结构框图；包括会聚透镜1、分光镜2、第一光敏传感器3和控制器4；

请参阅图2，图2为本申请实施例所提供的一种光纤折损检测装置的光路示意图；

会聚透镜1用于将入射的准直光线进行会聚，以便会聚后的光线透过分光镜2入射至待检测光纤的入射端5；

从待检测光纤的入射端5反射到分光镜2的反射光进入第一光敏传感器3，以便生成第一检测信号；

控制器4用于判断第一检测信号是否小于第一预设阈值；若是，则判定待检测光纤被折损。

具体地，这里所说的第一光敏传感器具体可以为光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻等元器件，本申请对此并不进行限定。本申请所提供的光纤折损检测装置利用光路的可逆性来对光纤的入射光线的反射光进行检测，从而判断该待检测光纤是否被折损，包括破损和折断。一般地，在光纤的入射端和出射端，约有4％的光能量会被反射。因此，当光源所提供的准直光线的输入功率一定时，所检测出的反射光的功率值也是固定的。

当光纤出现破损之后，其在破损点的能量泄露将使得经过破损点之后的光能量减少，而反射回的光能量再次经过该破损点时将再次减少，因此，从待检测光纤的入射端出射的反射光的能量将明显低于无折损光纤的检测结果，具有一个上限值，即所说的第一预设阈值。

另一方面，当光纤破损严重而被折断后，其折断处便变成了未经研磨、抛光等严格工序处理过的粗糙出射端，因此其端面很可能是极其凹凸不平、类似于散射体表面的，由该折断处出射的光线角度杂乱无章，同时反射至光纤入射端的反射光也是杂乱无序的，因此部分角度的光线将超出了第一光敏传感器3的检测范围，其所得到的第一检测信号同样也较低。

根据以上分析可以看到，无论待检测光纤出现了破损还是被折断，通过本申请所提供的光线折损检测装置，都可以得到有效的检测结果，以防止安全事故的发生。当得到的第一检测信号低于第一预设阈值时，即可判定该待检测光纤出现了折损现象，即出现破损或者被折断。容易理解的是，该第一预设阈值与用于检测的准直光线的输入功率相关，可由本领域技术人员根据实际的使用情况自行计算并设置，同样，每一个激光光源模块在装配调试完成后，可以将光纤调整到弯曲临界状态，此时第一光敏传感器3的测量值即可设为第一预设阈值，通过控制器自动保存并设置。

可见，本申请所提供的光纤折损检测装置便于安装使用且成本较低，利用光路可逆性，通过检测由待检测光纤的入射端5所反射出的反射光功率，并与第一预设阈值进行比较，可得到对待检测光纤是否被折损的判断结果。本申请利用了光敏元件的高灵敏性可有效提高检测精度，并且，针对光路上光功率能量变化的检测方式可以准确反映整条光纤的折损情况，有效扩大了检测范围并提高了检测能力。

本申请所提供的光纤折损检测装置，在上述实施例的基础上：

会聚

作为一种优选实施例，分光镜2的镜面镀有增透膜。

具体地，通过为分光镜2镀增透膜，可以减少会聚后的光线在透过分光镜2时的损耗，确保将引入分光镜2所带来的损耗降至最低，最小程度影响光纤输出功率。

作为一种优选实施例，分光镜2的镜面与会聚透镜1的主光轴呈45°角的位置关系。

具体地，由于增透膜的增透效果与光线的入射角度有关，因此，分光镜2不同的使用角度需要配合使用不同工艺的镀膜。当分光镜2的镜面与会聚透镜1的主光轴的夹角为45°时，其对应的镀膜过程更为方便简单，因此可作为一种优选方案。

值得一提的是，当分光镜2与会聚透镜1的主光轴呈不同的角度位置关系时，由待检测光纤的入射端5反射至分光镜2的反射光的光路也不同，因此，需要对应地调整第一光敏传感器3的安装位置，以使其位于反射光的光路上，对反射光进行检测。

需要补充说明的是，为了达到较好的耦合效果，如图2所示的光路示意图中，分光镜2的中心、待检测光纤的入射端5端面的中心与会聚透镜1的主光轴存在些微距离偏差d。这是因为会聚后的光线经过分光镜2时会因折射而使得出射光线整体偏移。本申请通过对本实施例所提供的一种光纤折损检测装置进行测量，得到其距离偏差d大约为0.3mm。当然，针对不同尺寸、型号的会聚透镜1或者分光镜2等仪器，该距离偏差d的大小并不完全相同，本领域技术人员可以根据实际应用情况自行设置，本申请对此并不进行限定。

作为一种优选实施例，待检测光纤的入射端5位于会聚透镜1的焦点处。

具体地，位于会聚透镜1的焦点处的光斑直径最小，从而可将光线耦合进待检测光纤的入射端5。

作为一种优选实施例，还包括第二光敏传感器；

会聚后的光线入射到分光镜2后的反射光进入第二光敏传感器，以便生成第二检测信号；

控制器4还用于：

根据第二检测信号的大小获取准直光线的输入功率，并根据输入功率生成第一预设阈值。

具体地，根据前文所述，第一光敏传感器3所检测到的反射光的功率大小与光源提供的准直光线的输入功率有关，因此，为了适用于不同功率大小的光源，本申请还可以通过第二光敏传感器来获取光源的输入功率，继而可由控制器4来根据输入功率大小计算生成相对应的第一预设阈值。第二光敏传感器具体可以用于检测会聚后的光线入射到分光镜2后的反射光，进而根据反射光的比例计算得到光源的输入功率。

作为一种优选实施例，控制器4还用于：

当判定第一检测信号不小于第一预设阈值之后，判断第一检测信号是否小于第二预设阈值；

若是，则判定待检测光纤被弯曲；

其中，第二预设阈值高于第一预设阈值。

具体地，当光纤处于弯曲状态而尚未被折损时，通过第一光敏传感器3检测得到的第一检测信号虽然会高于第一预设阈值，但是也会因为弯曲的散射损失而比光纤正常伸展时的检测值要低(详见图3)。当光纤弯曲时，光线的能量很可能会积聚进而使光纤破损，并且折弯半径越小，损害的程度和可能性就越高。因此，本申请所提供的光纤检测装置还可以对光纤的弯曲状态进行检测，以便用户及时进行相应处理，避免造成光纤的折损。

这里所说的第二预设阈值同样与光源的输入功率有关，并可以由本领域技术人员根据实际使用情况自行计算设置，或者将光敏传感器3在光纤自由伸展状态时的测量值保存并设置为第二预设阈值。

请参阅图3，图3为本申请所提供的光纤折损检测过程中的结果曲线图；其中横轴表示检测时间，纵轴表示第一检测信号的测量值。

如图3所示，v2为无折损的光纤在正常伸展情况下得到的测量值，即为前文所述的第二预设阈值。在t1时刻之前，光纤被不断的反复弯曲伸直，得到的第一检测信号为震荡的曲线。在t1至t2时间段内，光纤弯曲到一定程度后达到稳定，此时测量得到的第一检测信号大小稳定在v1，即前文所说的第一预设阈值；在t2时刻之后，光纤出现折损，第一检测信号由v1开始逐渐下降直至折断，并在折断后有所回升，直至t3时刻后达到稳定；并且，还可以看出，折断后的稳态值要低于v1即第一预设阈值。

作为一种优选实施例，还包括：

报警器：用于在控制器4判定待检测光纤被折损之后进行报警，以便提醒用户。

优选地，本申请所提供的光线折损检测装置还可以利用报警器对光纤的折损情况进行报警提醒，例如可采用蜂鸣器、指示灯等提醒方式，本申请实施例对此均并不进行限定。

作为一种优选实施例，控制器4还用于：

在判定待检测光纤被折损之后切断准直光线的光源。

具体地，本申请中的控制器4还可以在检测到待检测光纤被折损的第一时间切断准直光线的光源，以避免事故的继续发酵，进一步提高安全性。

下面对本申请实施例所提供的光纤折损检测方法进行介绍。

请参考图2，图2为本申请实施例所提供的一种光纤折损检测方法的流程图，主要包括以下步骤：

步骤1：获取待检测光纤的入射光从待检测光纤的入射端反射到分光镜的反射光的第一检测信号。

其中，入射光线由会聚透镜将准直光线进行会聚后透过分光镜入射至待检测光纤的入射端。

步骤2：判断第一检测信号是否小于第一预设阈值；若是，进入步骤3。

步骤3：判定待检测光纤被折损。

可见，本申请实施例所提供的光纤折损检测方法，利用光路可逆性，通过检测由待检测光纤的入射端所反射出的反射光功率，并与第一预设阈值进行比较，可得到对待检测光纤是否被折损的判断结果。本申请利用了光敏元件的高灵敏性可有效提高检测精度，并且，针对光路上光功率能量变化的检测方式可以准确反映整条光纤的折损情况，有效扩大了检测范围并提高了检测能力。

在上述实施例的基础上，作为一种优选实施例，在判定待检测光纤被折损之后还包括：

切断准直光线的光源。

如前文所述，在检测到光纤折损之后及时切断光源，可防止灾难事故的继续发酵，保障人身安全和财产安全。

本申请所提供的光纤折损检测方法的具体实施方式与上文所描述的光纤折损检测装置可相互对应参照，这里就不再赘述。

本申请中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见装置部分说明即可。

还需说明的是，在本申请文件中，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语，仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。此外，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种光纤折损检测装置，其特征在于，包括会聚透镜、分光镜、第一光敏传感器和控制器；

所述会聚透镜用于将入射的准直光线进行会聚，以便会聚后的光线透过所述分光镜入射至待检测光纤的入射端；

从所述待检测光纤的入射端反射到所述分光镜的反射光进入所述第一光敏传感器，以便生成第一检测信号；

所述控制器用于判断所述第一检测信号是否小于第一预设阈值；若是，则判定所述待检测光纤被折损；

所述控制器还用于：当判定所述第一检测信号不小于所述第一预设阈值之后，判断所述第一检测信号是否小于第二预设阈值；若是，则判定所述待检测光纤被弯曲；其中，所述第二预设阈值高于所述第一预设阈值；

获得所述第一预设阈值包括：将光纤调整到弯曲临界状态时，所述第一光敏传感器的测量值设为所述第一预设阈值。

2.根据权利要求1所述的光纤折损检测装置，其特征在于，所述分光镜的镜面镀有增透膜。

3.根据权利要求2所述的光纤折损检测装置，其特征在于，所述分光镜的镜面与所述会聚透镜的主光轴呈45°角的位置关系。

4.根据权利要求3所述的光纤折损检测装置，其特征在于，所述待检测光纤的入射端位于所述会聚透镜的焦点处。

5.根据权利要求1至4任一项所述的光纤折损检测装置，其特征在于，还包括第二光敏传感器；

所述会聚后的光线入射到所述分光镜后的反射光进入所述第二光敏传感器，以便生成第二检测信号；

所述控制器还用于：

根据所述第二检测信号的大小获取所述准直光线的输入功率，并根据所述输入功率生成所述第一预设阈值。

6.根据权利要求5所述的光纤折损检测装置，其特征在于，还包括：

报警器：用于在所述控制器判定所述待检测光纤被折损之后进行报警，以便提醒用户。

7.根据权利要求5所述的光纤折损检测装置，其特征在于，所述控制器还用于：

在判定所述待检测光纤被折损之后切断所述准直光线的光源。

8.一种光纤折损检测方法，其特征在于，包括：

获取待检测光纤的入射光从所述待检测光纤的入射端反射到分光镜的反射光的第一检测信号；入射光线由会聚透镜将准直光线进行会聚后透过所述分光镜入射至所述待检测光纤的所述入射端；

判断所述第一检测信号是否小于第一预设阈值；

若是，则判定所述待检测光纤被折损；

当判定所述第一检测信号不小于所述第一预设阈值之后，判断所述第一检测信号是否小于第二预设阈值；若是，则判定所述待检测光纤被弯曲；其中，所述第二预设阈值高于所述第一预设阈值。

9.根据权利要求8所述的光纤折损检测方法，其特征在于，在所述判定所述待检测光纤被折损之后还包括：

切断所述准直光线的光源。