CN1093163A - 光纤位移传感器 - Google Patents
光纤位移传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1093163A CN1093163A CN 93103709 CN93103709A CN1093163A CN 1093163 A CN1093163 A CN 1093163A CN 93103709 CN93103709 CN 93103709 CN 93103709 A CN93103709 A CN 93103709A CN 1093163 A CN1093163 A CN 1093163A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical
- fibre
- fiber
- optical fibre
- light source
- 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.)
- Pending
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 29
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
一种光纤位移传感器，由一段光纤经Y形耦合
器分成两路光纤传输光源的光，使经聚焦光学系统照
射物体，在这两路光纤的出射端分别加入传输物体反
射光的信号光纤构成两个探头，物体反射光由聚焦光
学系统收集再由两个探头中的信号光纤分别传输至
两个光电接收器测出光强I1与I2，由信号处理系统
按(I1-I2)/(I1+I2)进行处理得出物体的位移量，这
种结构和处理方法消除了光源波动和物体反射率变
化的影响，因而准确和精度高。
Description
本发明属于光纤位移传感器件。
现有的光纤位移传感器用得最多的是反射式光强调制型。主要由光源、光纤传输系统和光电接收器所组成。其结构形式可分为三大类，但主要差别乃是光纤传输系统有所不同。
第一类光纤传输系统为单根光纤与一个Y型光纤耦合器联接。光源发射光经过耦合器的输入端（Y型头部的一个分岔）进入光纤，由光纤出射后射向物体，物体反射光也由该光纤接收反向传输到耦合器，由耦合器输出端（Y型头部的另一个分岔）传输到光电接收器。
第二类光纤传输系统是去掉上述第一类中的Y型耦合器，而直接由传输光源发射光的光纤（单根或多根，以下简称发射光纤）和传输物体反射光的光纤（单根或多根，以下简称信号光纤）按照一定规律排列，组合成Y型光缆，Y型光缆的两个分支，一个是发射光纤，与光源耦合;另一个是信号光纤，与光电接收器耦合，Y型光缆的主干（竖部）是二者合成的光缆。目前该主干部分已有多种排列形式;常见的有：双光纤排列型，即一根发射光纤与一根信号光纤并在一起;同轴排列型，即一根发射光纤位于中心，多根信号光纤圆对称地排列在发射光纤周围;双半圆排列型，即发射光纤与接收光纤分别排列成半圆柱型，两个半圆柱叠合成一个圆柱型;随机排列型，即发射光纤与信号光纤随机排列组合成一个圆柱。这类位移传感器中，光源的光由发射光纤传输到物体，物体的反射光由信号光纤直接收集并传输至光电接收器，光电接收器输出信号的变化则反映出物体相对于光纤端面的距离变化。
第一类和第二类光纤位移传感器的一个主要缺点是可测的物体位移量不大，光纤端面离开物体表面距离较小。
第三类是在前述两类光纤传感器的光纤端面与物体之间加入一个聚焦光学系统，例如专利号为U.S.3940608的美国专利，就是加入一个大孔径的聚焦光学系统。此类传感器可测量较远距离、较大位移的物体。但因加入聚焦光学系统，使位移与接收到的反射光能量变化的对应关系和第一、二类相比，有较大变化。
上述三类传感器有一个共同的缺点，即光源输出光能量的波动、反射物体表面反射率变化及外界干扰将造成较大的测量误差。
本发明的目的是为了克服上述三类传感器的缺点而设计出一种能有效消除光源波动和物体表面反射率变化所造成的测量误差的新型光纤位移传感器。此传感器又可大大减小外界干扰的影响。
本发明的技术方案是采用单光源、双光路和双探头的光纤系统。具体方案是由光源1、光纤传输系统2、聚焦光学系统3、光电接收器4与5和信号处理系统6组成光纤位移传感器。其中，光源1发出的光进入光纤传输系统2，该系统是由一段发射光纤A经Y型光纤耦合器B分成两路发射光纤A1、A2，在这两路发射光纤的出射端分别加入传输被测物体反射光的信号光纤C1、C2，构成两个探头，这两个探头均为发射光纤在中心，信号光纤圆对称地围绕在四周的同轴型排列，并把它们固定在一个带有8字形内孔的圆筒内。安装时，仔细调整两个探头的位置，使两个端面平行，而且前后相距一定的距离△和横向距离d。其中，距离△由传感器的动态范围决定，而距离d由光纤的数值孔径和距离△值共同决定。两个探头与物体间加入聚焦光学系统。进入光纤传输系统的光，由发射光纤A1和A2出射后，经聚焦光学系统射向被测的物体，该物体的反射光再由聚焦光学系统送至两个探头。两个配对的光电接收器分别接收两个探头的信号光纤C1，C2传输的信号，并将所对应的光强I1与I2变成电信号送至信号处理系统6，采用（I1-I2）/（I1+I2）的方法进行处理。信号处理的结果与物体位移量的对应关系接近线性，并有效地消除了光源输出光能量波动和反射物体反射率变化对测量结果的影响，同时也大大减小了外界干扰带来的影响。
本发明的优点是在检测的结果中消除了光源光能量的波动和反射物体表面反射率的变化对测量的影响，同时又大大减小了外界干扰对测量结果的影响，因而测量结果的准确性和精度都比现有技术高。
下面对于附图进行说明。图中光源1发出的光由一段发射光纤A收集并传输至光纤耦合器B，耦合器B将发射光纤A传输的光能量以1∶1的比例耦合到两路发射光纤A1与A2并经过聚焦光学系统3照射到被测的物体表面上，该物体的位移将入射的光能量进行调制使反射光中含有物体位移的信息。该反射光由同一聚焦光学系统3收集并传送给分布在发射光纤四周的信号光纤C1与C2传输至两个光电接收器4与5，分别测量出两个探头的信号光强I1与I2并变成电信号送至信号处理系统6。利用（I1-I2）/（I1+I2）的方法对信号进行处理，从而得出物体的位移量。
本发明的实施实例是：光源1为波长0.85μm的激光二极管。光纤传输系统中的光纤耦合器B为1∶1的GF-09型光纤分束器。两个探头端面前后距离△为7mm，横向间距d为1.2mm，聚焦光学系统采用两组双胶合透镜和一片石英保护玻璃组成的透镜组，其焦距为17.02mm。相对孔径D/f等于0.59，光电接收器为R928侧窗式光电倍增管，信号处理系统由8031单片机小系统组成。测试的位移动态范围为3mm，分辨率为0.01mm。
Claims (2)
1、一种光纤位移传感器，主要由光源[1]，光纤传输系统[2]，聚焦光学系统[3]，光电接收器[4，5]和信号处理系统[6]组成。其特征在于光纤传输系统是由一段传输光源发射光的发射光纤[A]经Y型光纤耦合器[B]分成两路发射光纤[A1，A2]，并在这两路发射光纤的出射端分别加入传输被测物体反射光的信号光纤[C1，C2]构成两个探头，再固定在一个带有8字形内孔的圆筒内，安装时仔细调整两个探头端面的位置，使两个端面平行，而且前后相距一定的距离Δ和横向距离d。
2、按照权利要求1所述的两个光纤探头，其特征在于每一探头的横截面上光纤端面的排列形式为：发射光纤在中心，信号光纤围绕在四周的同轴型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 93103709 CN1093163A (zh) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | 光纤位移传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 93103709 CN1093163A (zh) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | 光纤位移传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1093163A true CN1093163A (zh) | 1994-10-05 |
Family
ID=4984736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 93103709 Pending CN1093163A (zh) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | 光纤位移传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1093163A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007030993A1 (en) * | 2005-09-14 | 2007-03-22 | Harbin Institute Of Technology | Micro-cavity measuring equipment and method based on double optical fiber coupling |
| CN101957179A (zh) * | 2010-08-27 | 2011-01-26 | 清华大学 | 一种光纤位移测量系统和测量方法 |
| CN103620340A (zh) * | 2011-06-09 | 2014-03-05 | 伊斯曼柯达公司 | 用于距离测量的耦合多波长共聚焦系统 |
| CN103712564A (zh) * | 2014-01-03 | 2014-04-09 | 安徽理工大学 | 基于y型光纤耦合器及自聚焦透镜的反射型光纤位移传感器 |
| CN104567952A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-04-29 | 深圳市博亿精科科技有限公司 | 一种聚焦型光纤传感器 |
| CN106197285A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-12-07 | 桂林创研科技有限公司 | 光纤传感系统 |
| CN106368875A (zh) * | 2016-10-18 | 2017-02-01 | 武汉理工大学 | 喷油器针阀升程的横向测量方法 |
| CN108871199A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-23 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种基于光波幅值比的色散位移传感器 |
| CN110044268A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-07-23 | 天津大学前沿技术研究院有限公司 | 基于光纤反射原理的盾构隧道接缝张开与错台监测系统 |
-
1993
- 1993-04-01 CN CN 93103709 patent/CN1093163A/zh active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007030993A1 (en) * | 2005-09-14 | 2007-03-22 | Harbin Institute Of Technology | Micro-cavity measuring equipment and method based on double optical fiber coupling |
| GB2440851A (en) * | 2005-09-14 | 2008-02-13 | Harbin Inst Of Technology | Micro-cavity measuring equipment and method based on double optical fibre coupling |
| GB2440851B (en) * | 2005-09-14 | 2010-11-10 | Harbin Inst Of Technology | Micro-cavity measuring equipment and method based on double optical fibre coupling |
| CN101957179A (zh) * | 2010-08-27 | 2011-01-26 | 清华大学 | 一种光纤位移测量系统和测量方法 |
| CN101957179B (zh) * | 2010-08-27 | 2012-02-01 | 清华大学 | 一种光纤位移测量系统和测量方法 |
| CN103620340A (zh) * | 2011-06-09 | 2014-03-05 | 伊斯曼柯达公司 | 用于距离测量的耦合多波长共聚焦系统 |
| CN103712564A (zh) * | 2014-01-03 | 2014-04-09 | 安徽理工大学 | 基于y型光纤耦合器及自聚焦透镜的反射型光纤位移传感器 |
| CN104567952A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-04-29 | 深圳市博亿精科科技有限公司 | 一种聚焦型光纤传感器 |
| CN106197285A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-12-07 | 桂林创研科技有限公司 | 光纤传感系统 |
| CN106368875A (zh) * | 2016-10-18 | 2017-02-01 | 武汉理工大学 | 喷油器针阀升程的横向测量方法 |
| CN108871199A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-23 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种基于光波幅值比的色散位移传感器 |
| CN110044268A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-07-23 | 天津大学前沿技术研究院有限公司 | 基于光纤反射原理的盾构隧道接缝张开与错台监测系统 |
| CN110044268B (zh) * | 2019-03-19 | 2021-08-31 | 天津大学前沿技术研究院有限公司 | 基于光纤反射原理的盾构隧道接缝张开与错台监测系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20040150829A1 (en) | Interferometric arrangement for determining the transit time of light in a sample | |
| JPS6379004A (ja) | 形状測定用光プロ−ブ | |
| CN103048046A (zh) | 双光束光谱仪 | |
| CN206724892U (zh) | 光谱共焦位移传感器系统 | |
| US4711578A (en) | Optical displacement sensors | |
| CN113092077B (zh) | 一种镜片折射率测量装置及其测量方法 | |
| CN100470191C (zh) | 全光纤斐索干涉共焦测量装置 | |
| CN104698468A (zh) | 光纤光学相干测距装置和光纤光学测距方法 | |
| CN109596045A (zh) | 共焦测量装置 | |
| CN108507483B (zh) | 一种大尺寸光纤预制棒的测量装置 | |
| CN1093163A (zh) | 光纤位移传感器 | |
| CN110375781A (zh) | 一种ofdr中可变测量范围的自适应数据采集系统 | |
| CN102183490A (zh) | 光纤全息干涉测量装置 | |
| CN108020170A (zh) | 一种反射式强度调制型光纤传感器不等间距错位式补偿结构 | |
| US4689485A (en) | Optoelectronic displacement measuring apparatus using color-encoded light | |
| AU2020103626A4 (en) | An optical path autocorrelator used for distributed fiber strain sensing measurement | |
| CN115143882A (zh) | 三维点光谱共焦传感方法与系统 | |
| WO1982004310A1 (en) | Fiber optic interferometer | |
| CN201043884Y (zh) | 全光纤斐索干涉共焦测量装置 | |
| CN111964580B (zh) | 一种基于光杠杆的薄膜位置与角度的检测装置及方法 | |
| US6433350B2 (en) | Multi-range fiber-optic reflective displacement micrometer | |
| CN1160546C (zh) | 一种产品表面多参数非接触离焦检测的光纤传感器 | |
| JPS6111637A (ja) | 液体センサ | |
| CN216979280U (zh) | 一种光纤接收模组和激光雷达探测系统 | |
| CN102589483A (zh) | 反射式差动强度调制光纤角位移传感方法与装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C01 | Deemed withdrawal of patent application (patent law 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |