【技术实现步骤摘要】
基于聚合物光纤的三维位移测量传感器
本专利技术涉及光纤宏弯耦合的应用领域,具体为一种基于聚合物光纤的多维位移测量传感器,适用于工业上检测三维方向上的位移。
技术介绍
在工业应用中有一些明显的问题,需要使用方向位移传感器来测量二维,三维或多维位移。传统的位移传感器有磁感应,光电,电位器,变压器,霍尔型,绕组,电容式类型等。这些传统的位移传感器都已是比较成熟的技术,并且部署在不同的工业用途中。然而,传统方法除了具有一些优点外,也有许多不足,并且这种传统技术的兼容技术是基于光纤的系统。这些光纤传感器具有以下突出优点:非电气,防爆,体积小,重量轻,高精度,准确度高,而且,光纤传感器具有突破性优点,不受电磁干扰EMI和射频干扰RFI的影响,可以方便分布式传感。在过去的几次研究中,FOS在现实环境中的研究和实施方面取得了很大的成功。大多数研究都是在一维(1D)位移测量传感器上进行的,并且已经专利技术了许多相关技术。对于商业系统中使用的一维传感技术是基于强度传感器,三角测量传感器,飞行时间传感器,共焦传感器,干涉测量传感器,速度和震动的测量,基于连续距离测量和直接速度测量--多普勒感测。而一些基于光学系统的测量是多波长和扫描干涉测量,调频连续波飞行时间和自混合干涉测量。所有这些报道的方法都是基于非接触的一维位移系统,而宏观弯曲的光纤布拉格光栅FBG是接触式一维位移传感器。但是,在某些条件下仍然需要一维测量另一个方向,例如,测量x轴和y轴。对于二维测量,一种简单的方法是采用两个一维位移传感器套件来实现二维位移测量。但是,部署两个一维结构的套件,系统将会更复杂和拥挤,并作为 ...
【技术保护点】
1.一种基于聚合物光纤的三维位移测量传感器,其特征在于:包括X轴、Y轴和Z轴、第一无源光纤(11)、第二无源光纤(12)、第三无源光纤(13)和有源光纤(10),所述第一无源光纤(11)、第二无源光纤(12)、第三无源光纤(13)均与有源光纤(10)双绞,所述有源光纤(10)的一端与LED光源(1)连接后,首先与第一无源光纤(11)双绞,形成第一双绞纤维(14),所述第一双绞纤维(14)的起始一段固定在X轴移动板(7)上,剩余部分弯曲形成圆形状,形成第一宏弯耦合结构,所述第一宏弯耦合结构位于XY平面内,第一无源光纤(11)位于第一双绞纤维(14)的起始一端闲置,另一端与第一光功率计(2)连接;所述有源光纤(10)与第一无源光纤(11)双绞结束后与第二无源光纤(12)进行双绞,形成第二双绞纤维(15),所述第二双绞纤维(15)的起始端由第一卡箍(5)固定,所述第二双绞纤维(15)的起始一段环绕第一双绞纤维(14)的圆形段旋转一圈后形成第二宏弯耦合结构,然后穿过第一双绞纤维(14)下部,所述第二双绞纤维(15)的末尾一段固定于Y轴移动板(8)上,其末尾端的第二无源光纤(12)与第二光功率计 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于聚合物光纤的三维位移测量传感器,其特征在于:包括X轴、Y轴和Z轴、第一无源光纤(11)、第二无源光纤(12)、第三无源光纤(13)和有源光纤(10),所述第一无源光纤(11)、第二无源光纤(12)、第三无源光纤(13)均与有源光纤(10)双绞,所述有源光纤(10)的一端与LED光源(1)连接后,首先与第一无源光纤(11)双绞,形成第一双绞纤维(14),所述第一双绞纤维(14)的起始一段固定在X轴移动板(7)上,剩余部分弯曲形成圆形状,形成第一宏弯耦合结构,所述第一宏弯耦合结构位于XY平面内,第一无源光纤(11)位于第一双绞纤维(14)的起始一端闲置,另一端与第一光功率计(2)连接;所述有源光纤(10)与第一无源光纤(11)双绞结束后与第二无源光纤(12)进行双绞,形成第二双绞纤维(15),所述第二双绞纤维(15)的起始端由第一卡箍(5)固定,所述第二双绞纤维(15)的起始一段环绕第一双绞纤维(14)的圆形段旋转一圈后形成第二宏弯耦合结构,然后穿过第一双绞纤维(14)下部,所述第二双绞纤维(15)的末尾一段固定于Y轴移动板(8)上,其末尾端的第二无源光纤(12)与第二光功率计(3)连接,所述第二宏弯耦合结构位于XY平面内;所述有源光纤(10)与第二无源光纤(12)双绞结束后再与第三无源光纤(13)进行双绞,形成第三双绞纤维(16),所述第三双绞纤维(16)的起始端由第二卡箍(6)固定,所述第三双绞纤维(16)弯曲成圆形形成第三宏弯耦合结构,所述第三宏弯耦合结构位于XZ平面内,所述第三双绞纤维(16)的末尾一段固定于Z轴移动板(9)上,其末尾端的第三无源光纤(13)与第三光功率计(4)连接。2.根据权利要求1所述的基于聚合物光纤的三维位移测量传感器,其特征在于:第一无源光纤(11)、第二无源光纤(12)、第三无源光纤(13)和有源光纤(10)均采用多模聚合物光纤MMPOF。3.权利要求1所述的基于聚合物光纤的三维位移测量传感器的位移测量方法,其特征在于:包括如下步骤①LED光源(1)发出光,第一双绞纤维(14)内,有源光纤(10)的光强耦合入第一无源光纤(11),第一光功率计(2)内检测到光强初始值;第二双绞纤维(15)内,有源光纤(10)的光强耦合入第二无源光纤(12),第二光功率计(3)内检测到光强初始值;第三双绞纤维(16)内,有源光纤(10)的光强耦合入第三无源光纤(13),第三光功率计(4)内检测到光强初始值;②X轴移动板(7)位于X轴上,Y轴移动板(8)位于Y轴上,Z轴移动板(9)位于Z轴上,保持Y轴移动板(8)和Z轴移动板(9)固定,拉动X轴移动板(7),则第一双绞纤维(14)的宏观弯曲半径随着X轴位移的增加而减小,则第一光功率计(2)内检测到的光强开始增大,当X轴位移由大变小时,则第一光功率计(2)内检测到的光强开始减小,通过第一光功率计(2)内检测...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘文怡,阿卜杜勒·加法尔,侯钰龙,高琬佳,张会新,萨达姆·侯赛因,穆贾希德梅迪,
申请(专利权)人:中北大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
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