CN113566698A - 干涉条纹计数方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学检测技术领域，尤其是一种干涉条纹计数方法及装置。该方法包括：引导经放大后的干涉条纹照射两个光敏器件，使两个光敏器件同时落入一亮条纹或暗条纹的范围内；通过单片机检测两个光敏器件的电信号；根据照射到两个光敏器件上的光照强度的强度变化次序，确定干涉条纹沿两个方向上的移动数量；根据干涉条纹在两个方向上的移动数量的差值，确定干涉条纹的实际移动方向和实际移动数量。该装置包括两个光敏器件和单片机。本发明通过将干涉条纹进行放大处理后再由单片机进行测定，避免直接测定过密干涉条纹移动带来的误差。

Description

干涉条纹计数方法及装置
技术领域
本发明涉及光学检测技术领域，尤其是一种干涉条纹计数方法及装置。
背景技术
与传统的采用石英光纤搭建干涉系统相比，采用塑料光纤搭建干涉系统具有更为良好的物理性能，这是由于塑料光纤的杨氏模量和弯曲半径更小，具有更高的灵敏度并且不易折断。采用塑料光纤搭建Mach-Zehnder干涉传感系统，可以实现通过改变光程差实现干涉条纹移动，测量温度、应力(应变)、湿度等参量，测量过程只能够需要对干涉条纹的变化进行计数，然而当实验持续时间较长或条纹变化较快时，人工计数易出错。
发明内容
本发明的目的是提供一种干涉条纹计数方法及装置，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
第一方面，提供一种干涉条纹计数方法，包括：
引导经放大后的干涉条纹照射两个光敏器件，使两个光敏器件同时落入一干涉条纹的范围内，或分别处于若干个相同干涉条纹的等效区域内；所述干涉条纹为竖条纹；
通过单片机检测两个光敏器件的电信号，确定照射到两个光敏器件上的光照强度；
根据照射到两个光敏器件上的光照强度的强度变化次序，确定干涉条纹沿两个方向上的移动数量；
根据干涉条纹在两个方向上的移动数量的差值，确定干涉条纹的实际移动方向和实际移动数量。
进一步地，两所述光敏器件同时落入一干涉条纹的范围内时，两所述光敏器件的间距小于最窄干涉条纹的间距；两所述光敏器件分别处于若干个相同条纹的等效区域内时，两所述光敏器件与同侧条纹区域的间距不相同。
进一步地，所述根据照射到两个光敏器件上的光照强度的强度变化次序，确定干涉条纹沿两个方向上的移动数量，包括：
根据两个光敏器件的光照强度划分若干个连续的条纹移动周期，在一个所述的条纹移动周期中，两个光敏器件的光照强度变化分别从亮变暗再变亮或从暗变亮再变暗；
计算第一方向的光敏器件先发生光照强度变化的条纹移动周期数量以及第二方向的光敏器件先发生光照强度变化的条纹移动周期数量。
进一步地，所述光敏器件的光照强度超过光照强度最大值的2/3时，判定该光敏器件的光照强度变亮，所述光敏器件的光照强度小于光照强度最大值的2/3时，判定该光敏器件的光照强度变暗。
进一步地，所述根据干涉条纹在两个方向上的移动数量的差值，确定干涉条纹的实际移动方向和实际移动数量，包括：
条纹移动周期数量内第一方向的光敏器件先发生光照强度变化，计数加一，判定为干涉条纹向第二方向移动，条纹移动周期数量内第二方向的光敏器件先发生光照强度变化，计数减一，判定为干涉条纹向第一方向移动。
第二方面，提供一种干涉条纹计数装置，包括：
两个被放大后的干涉条纹照射的光敏器件，其中，所述干涉条纹为竖条纹，两所述光敏器件同时落入一干涉条纹的范围内，或分别处于若干个相同干涉条纹的等效区域内；
检测两个光敏器件的电信号的单片机，所述单片机与两个光敏器件电连接，从而确定照射到两个光敏器件上的光照强度；
所述单片机根据照射到两个光敏器件上的光照强度的强度变化次序，确定干涉条纹沿两个方向上的移动数量；以及根据干涉条纹在两个方向上的移动数量的差值，确定干涉条纹的实际移动方向和实际移动数量。
进一步地，还包括显示模块，所述显示模块与单片机电连接，用于显示所述干涉条纹的实际移动方向和实际移动数量。
进一步地，所述光敏器件选用OPT101光强探头。
进一步地，所述单片机选用Arduino系列单片机。
本发明的有益效果：通过将干涉条纹进行放大处理后使用两个光敏器件来测定干涉条纹移动产生的光照变化，再由单片机根据两个光敏器件的电信号反馈的光照强度变化，可以准确地确定干涉条纹的实际移动方向和实际移动数量。
附图说明
图1是第一个实施例提供的一种干涉条纹计数装置的结构示意图。
图2是第二个实施例提供的一种干涉条纹计数装置的结构示意图。
图3是一实施例提供的一种干涉条纹计数方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合实施例和附图，对本发明作进一步的描述。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是一实施例提供的一种干涉条纹计数装置的结构示意图。该干涉条纹计数装置包括单片机101以及两个光敏器件102。
干涉条纹计数装置用于对光纤干涉传感系统产生的干涉条纹进行计数，其中，光纤干涉传感系统产生的干涉条纹首先照射到透镜，经过透镜进行放大后照射在两个光敏器件102上，使两个光敏器件102可以检测到干涉条纹的光照，此时，被透镜放大的干涉条纹为竖条纹，在开始对干涉条纹移动进行计数前，两个光敏器件102同时落入一亮条纹或暗条纹的范围内，或分别处于若干个相同干涉条纹的等效区域内。
单片机101与光敏器件102电连接，单片机101采集光敏器件102被干涉条纹照射时产生的电信号，当干涉条纹移动时，照射在光敏器件102的干涉条纹交替变化，光敏器件102上的电信号随之发生变化，从而根据光敏器件102的电信号确定照射到两个光敏器件102上的光照强度，以及根据关照强度变化规律对干涉条纹移动数量进行计数。
干涉条纹计数装置还包括显示模块103，显示模块103与单片机101电连接，用于显示单片机101的计数结果，包括干涉条纹的实际移动方向和实际移动数量。
在本实施例中，光敏器件102选用OPT101光强探头；单片机101选用Arduino系列单片机。
下面对该干涉条纹计数装置的计数方法进行详细描述。
图3是一实施例提供的一种干涉条纹计数方法的流程图。参阅图3，该计数方法适用于上述干涉条纹计数装置，对光纤干涉传感系统的干涉条纹的移动条数进行计数，例如是Mach-Zehnder光纤干涉传感系统，该方法包括以下步骤S100-S400：
在步骤S100中，引导经放大后的干涉条纹照射两个光敏器件，使两个光敏器件同时落入一干涉条纹的范围内，或分别放置在下若干个相同干涉条纹的等效区域内。
其中，经放大后的干涉条纹为竖条纹，两个光敏器件间隔设置并且位于干涉条纹的同一侧，两个光敏器件之间的配置方向与干涉条纹的移动方向相适配，示例性地，干涉条纹向左或向右移动，两个光敏器件则左右间隔设置。
可理解地，干涉条纹经过透镜放大后再照射在光敏器件上，干涉条纹移动可以产生明显的光照强度变化，避免干涉条纹宽度太小以及在快速移动时，光敏器件的灵敏度无法不足够，检测到的光强强度一致。放大后的干涉条纹可以供两个光敏器件感应检测，可以更为准确地判定干涉条纹的移动情况。
具体地，可以是在两个光敏器件的光照情况均发生改变时判定为干涉条纹发生移动，即两个光敏器件在起始时均是处于同一条纹范围内，两者检测到的光照情况一致，当两个光敏器件的光照情况均发生改变，判定为干涉条纹发生移动，此时两个光敏器件均处于下一个条纹的范围内。同理，两个光敏器件可以是或分别处于若干个相同干涉条纹的等效区域内时，即两个光敏器件分别位于不同的亮条纹或暗条纹的范围内，如图2所示，例如两个光敏器件分别处于相邻的亮条纹区域内，左侧光敏器件更靠近其左侧的暗条纹，右侧光敏器件更靠近其右侧的暗条纹。
在步骤S200中，通过单片机检测两个光敏器件的电信号，确定照射到两个光敏器件上的光照强度。
其中，单片机与光敏器件电连接，通过光敏器件产生的电信号判定该光敏器件处于亮条纹的范围内还是暗条纹的范围内。
在步骤S300中，根据照射到两个光敏器件上的光照强度的强度变化次序，确定干涉条纹沿两个方向上的移动数量。
其中，光敏器件接收到的光照强度随着干涉条纹的移动(吞吐)而发生变化，随之改变的还有光敏器件产生的电信号，单片机接收两个光敏器件的电信号，干涉条纹发生移动时，总是会有其中一个光敏器件先从原来的条纹中进入到下一条纹的范围内，接收到光照首先发生变化，单片机根据光敏器件光照强度的变化次序以及光敏器件的设置方向，可以判定干涉条纹的移动方向是向光照强度后发生变化的光敏器件的方向移动。示例性地，干涉条纹是向左或向右移动，两个光敏器件则左右间隔设置，当检测到左侧的光敏器件的光照强度先发生变化，即左侧的光敏器件先从原来的条纹中进入到下一条纹的范围内，判定为干涉条纹正在向右侧方向移动。
在步骤S400中，根据干涉条纹在两个方向上的移动数量的差值，确定干涉条纹的实际移动方向和实际移动数量。
与现有技术相比，本实施例提供的干涉条纹计数方法通过将干涉条纹进行放大处理后使用两个光敏器件来测定干涉条纹移动产生的光照变化，再由单片机根据两个光敏器件的电信号反馈的光照强度变化，可以准确地确定干涉条纹的实际移动方向和实际移动数量。
以下对单片机对干涉条纹移动进行计数的过程作更为具体的描述。
在一个实施例中，单片机根据照射到两个光敏器件上的光照强度的强度变化次序，确定干涉条纹沿两个方向上的移动数量，包括：
根据两个光敏器件的光照强度划分若干个连续的条纹移动周期，在一个所述的条纹移动周期中，两个光敏器件的光照强度变化分别从亮变暗再变亮或从暗变亮再变暗。
计算第一方向的光敏器件先发生光照强度变化的条纹移动周期数量以及第二方向的光敏器件先发生光照强度变化的条纹移动周期数量。
其中，单片机得到来自光敏器件的电信号为连续的电平变化曲线，具有电平峰值和电平谷值，电平峰值的位置表示光照强度最大，电平谷值的位置表示光照强度最小，在本实施例中，当两个光敏器件的光照强度变化分别从亮变暗再变亮或从暗变亮再变暗时，判定为沿一个方向移动了一个条纹宽度，即为一个条纹移动周期。
可理解地，计算第一方向的光敏器件先发生光照强度变化的条纹移动周期数量以及第二方向的光敏器件先发生光照强度变化的条纹移动周期数量即为计算干涉条纹分别沿第一方向和第二方向移动的数量。
在本实施例中，根据干涉条纹在两个方向上的移动数量的差值，确定干涉条纹的实际移动方向和实际移动数量的过程具体为：条纹移动周期数量内第一方向的光敏器件先发生光照强度变化，计数加一，判定为干涉条纹向第二方向移动，条纹移动周期数量内第二方向的光敏器件先发生光照强度变化，计数减一，判定为干涉条纹向第一方向移动。
需要说明的是，在本实施例中，单片机判定光敏器件的光照强度变亮的因素是该光敏器件的光照强度超过光照强度最大值的2/3，即该光敏器件由暗条纹范围进入亮条纹范围，反之，光敏器件的光照强度小于光照强度最大值的2/3，判定该光敏器件的光照强度变暗，即该光敏器件由亮条纹范围进入暗条纹范围。
在本文中，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，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种干涉条纹计数方法，其特征在于，包括：
引导经放大后的干涉条纹照射两个光敏器件，使两个光敏器件同时落入一干涉条纹的范围内，或分别处于若干个相同条纹的等效区域内；所述干涉条纹为竖条纹；
通过单片机检测两个光敏器件的电信号，确定照射到两个光敏器件上的光照强度；
根据照射到两个光敏器件上的光照强度的强度变化次序，确定干涉条纹沿两个方向上的移动数量；
根据干涉条纹在两个方向上的移动数量的差值，确定干涉条纹的实际移动方向和实际移动数量。
2.根据权利要求1所述的干涉条纹计数方法，其特征在于，两所述光敏器件同时落入一干涉条纹的范围内时，两所述光敏器件的间距小于最窄干涉条纹的间距；两所述光敏器件分别处于若干个相同条纹的等效区域内时，两所述光敏器件与同侧条纹区域的间距不相同。
3.根据权利要求1所述的干涉条纹计数方法，其特征在于，所述根据照射到两个光敏器件上的光照强度的强度变化次序，确定干涉条纹沿两个方向上的移动数量，包括：
根据两个光敏器件的光照强度划分若干个连续的条纹移动周期，在一个所述的条纹移动周期中，两个光敏器件的光照强度变化分别从亮变暗再变亮或从暗变亮再变暗；
计算第一方向的光敏器件先发生光照强度变化的条纹移动周期数量以及第二方向的光敏器件先发生光照强度变化的条纹移动周期数量。
4.根据权利要求3所述的干涉条纹计数方法，其特征在于，所述光敏器件的光照强度超过光照强度最大值的2/3时，判定该光敏器件的光照强度变亮，所述光敏器件的光照强度小于光照强度最大值的2/3时，判定该光敏器件的光照强度变暗。
5.根据权利要求3所述的干涉条纹计数方法，其特征在于，所述根据干涉条纹在两个方向上的移动数量的差值，确定干涉条纹的实际移动方向和实际移动数量，包括：
条纹移动周期数量内第一方向的光敏器件先发生光照强度变化，计数加一，判定为干涉条纹向第二方向移动，条纹移动周期数量内第二方向的光敏器件先发生光照强度变化，计数减一，判定为干涉条纹向第一方向移动。
6.一种干涉条纹计数装置，其特征在于，包括：
两个被放大后的干涉条纹照射的光敏器件，其中，所述干涉条纹为竖条纹，两所述光敏器件同时落入一干涉条纹的范围内，或分别处于若干个相同干涉条纹的等效区域内；
检测两个光敏器件的电信号的单片机，所述单片机与两个光敏器件电连接，从而确定照射到两个光敏器件上的光照强度；
所述单片机根据照射到两个光敏器件上的光照强度的强度变化次序，确定干涉条纹沿两个方向上的移动数量；以及根据干涉条纹在两个方向上的移动数量的差值，确定干涉条纹的实际移动方向和实际移动数量。
7.根据权利要求6所述的干涉条纹计数装置，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块与单片机电连接，用于显示所述干涉条纹的实际移动方向和实际移动数量。
8.根据权利要求6或7所述的干涉条纹计数装置，其特征在于，所述光敏器件选用OPT101光强探头。
9.根据权利要求6或7所述的干涉条纹计数装置，其特征在于，所述单片机选用Arduino系列单片机。
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