光纤传感器、形变检测装置、检测方法及数据手套制造方法及图纸

本发明专利技术适用于光传感测试技术领域，提供了一种光纤传感器、形变检测装置、检测方法及数据手套。该光纤传感器包括一柔性光纤，柔性光纤的两端分别作为光信号接收端和光信号输出端，在光信号接收端与光信号输出端之间有部分区域的纤芯无包层裹覆；光纤传感器还包括一柔性包裹件，柔性包裹件将柔性光纤包裹并可带动柔性光纤一起形变。本发明专利技术通过使柔性光纤的局部区域的纤芯外露，在进行形变检测时将柔性光纤随柔性包裹件固定在目标物上，一旦目标物进行形变，在该局部位置会有更多的倏逝波从光纤中逃逸出来，通过探测输出的光信号的光强来确定目标物的形变幅度。由于光纤传感器基于柔性光纤实现，因此更耐弯折，使用寿命也会更为长久。

【技术实现步骤摘要】
光纤传感器、形变检测装置、检测方法及数据手套
本专利技术属于光传感测试
，尤其涉及一种光纤传感器、形变检测装置、检测方法及数据手套。
技术介绍
人工智能、医疗器械等领域涉及弯曲、应力等形变的检测，形变的检测有多种技术手段，其中有种检测手段基于光纤传感技术实现。目前的光纤传感器通常采用石英光纤，例如用石英光纤传感来采集角度信息，但石英光纤存在不耐弯折、使用寿命较短的问题。石英光纤中又以光纤布拉格光栅较为常见，一般通过分析光信号的布拉格波长变化来获取目标形变参数信息，但是后续需通过光谱仪或光纤光栅解调仪等设备进行解调，存在生产成本较高的问题，另外整个检测装置的体积较大，使用场景也受限。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种光纤传感器、形变检测装置、检测方法及数据手套，旨在解决目前的形变检测装置中光纤传感器不耐弯折、使用寿命短的问题。为实现上述目的，第一方面，本专利技术实施例提供一种光纤传感器，包括一柔性光纤，所述柔性光纤的两端分别作为光信号接收端和光信号输出端，在所述光信号接收端与光信号输出端之间有部分区域的纤芯无包层裹覆；所述光纤传感器还包括一柔性包裹件，所述柔性包裹件将所述柔性光纤包裹并可带动所述柔性光纤一起形变。第二方面，本专利技术实施例还提供一种形变检测装置，包括：光源，用于提供光信号；如上所述的光纤传感器，所述光纤传感器的光信号接收端与所述光源连接，用于通过所述光信号接收端接收来自光源的光信号，并通过所述光信号输出端将所述光信号输出；所述柔性包裹件在检测时固定于目标物上并带动所述柔性光纤随目标物一起形变，所述光信号输出端所输出的光信号的强度随所述柔性光纤的形变幅度的变化而变化；光信号探测单元，与所述光信号输出端连接，用于接收所述光纤传感器输出的光信号，并根据接收到的光信号生成探测数据；所述探测数据携带有所述柔性光纤的形变幅度信息；数据处理单元，与所述光信号探测单元连接，根据生成的探测数据确定目标物的形变幅度。第三方面，本专利技术实施例还提供一种形变检测方法，所述形变检测方法应用于形变检测装置，所述形变检测装置包括如上所述的光纤传感器和光信号探测单元；所述光纤传感器通过所述光信号接收端接收来自光源的光信号，并通过所述光信号输出端将所述光信号输出至所述光信号探测单元；所述柔性包裹件在检测时固定于目标物上并带动所述柔性光纤随目标物一起形变；所述方法包括：获取所述光信号探测单元根据接收的光信号而生成的探测数据；所述光信号的强度随所述柔性光纤的形变幅度的变化而变化，所述探测数据携带有所述柔性光纤的形变幅度信息；根据生成的探测数据确定目标物的形变幅度。第四方面，本专利技术实施例还提供了一种数据手套，包括手套主体结构及如上所述的形变检测装置；所述形变检测装置的柔性包裹件固定在所述手套主体结构上并带动所述柔性光纤随所述手套主体结构一起形变。从上述几方面提供的实施例可知，通过使柔性光纤的局部区域的纤芯外露，无包层裹覆，当光信号在光纤传感器中传输时，该局部区域会发生倏逝波逃逸，使得柔性光纤的光信号输出端输出的光信号产生衰减。在进行形变检测时，将柔性光纤随柔性包裹件固定在目标物上，一旦柔性光纤随目标物进行形变，根据光纤倏逝波增强原理，在该局部位置会有更多的倏逝波从光纤中逃逸出来，导致柔性光纤的光信号输出端输出的光信号的光强减弱，通过探测输出的光信号的光强来确定目标物的形变幅度。由于光纤传感器基于柔性光纤实现，因此更耐弯折，使用寿命也会更为长久。附图说明图1是本专利技术第一实施例提供的光纤传感器的结构图；图2是本专利技术第一实施例提供的柔性包裹件的结构图；图3A是本专利技术第二实施例提供的波浪形的光信号传输部的形状示意图；图3B是本专利技术第二实施例提供的螺旋形的光信号传输部的形状示意图；图3C是本专利技术第二实施例提供的U形的光信号传输部的形状示意图；图4是本专利技术第三实施例提供的形变检测装置的结构原理图；图5是本专利技术第四实施例提供的形变检测方法的流程图；图6是本专利技术第五实施例提供的数据手套结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参照图1，本专利技术第一实施例提供的光纤传感器整体上基于柔性光纤11实现，该柔性光纤11的两端分别作为光信号接收端111和光信号输出端112。柔性光纤11的大部分区域都包括纤芯和裹覆在纤芯外围的包层，但是在光信号接收端111与光信号输出端112之间有部分区域113的纤芯无包层裹覆，以便当光信号在光纤传感器中传输时，在该局部区域产生倏逝波逃逸，可使得柔性光纤11的光信号输出端输出的光信号产生衰减。为使柔性光纤11的形状能够保持稳定，以便传感数据准确、稳定，在柔性光纤11的外部设有柔性包裹件13，柔性包裹件13将柔性光纤11包裹并带动柔性光纤11一起形变。使用时只需将柔性包裹件13固定在目标物上即可感知目标物的形变。光信号从光信号接收端111输入，从光信号输出端112输出，一旦柔性光纤11随目标物进行形变，根据光纤倏逝波增强原理，在该局部位置会有更多的倏逝波从柔性光纤11中逃逸出来，导致柔性光纤11的光信号输出端112输出的光信号的光强减弱，通过探测输出的光信号的光强来确定目标物的形变幅度。柔性光纤11具有一定的柔韧性，可承受一定程度的弯曲形变，或拉伸等应力形变。在进行形变检测时，将柔性光纤11随柔性包裹件13固定在目标物上，在柔性光纤11随目标物进行形变时，即可通过探测输出的光信号的光强来确定目标物的形变幅度。由于光纤传感器基于柔性光纤11实现，因此更耐弯折，使用寿命也会更为长久。其中，柔性光纤11可选用裸塑料光纤，柔性包裹件13可选用硅胶材料。如图2所示，柔性包裹件13进一步包括柔性底座131和柔性盖体132，柔性底座131上设有凹槽1311，凹槽1311中固设有所述柔性光纤11，柔性盖体132可覆盖在柔性底座131上。柔性盖体132的覆盖方式具体不限，可以是卡扣，也可以黏合，只要能与柔性底座131组合成一个完整的包裹件即可。例如，当柔性底座131和柔性盖体132均采用硅胶材料时，可先采用硅胶制模得到带有预置凹槽1311的柔性底座131，将柔性光纤11固设在凹槽1311中，然后再在柔性底座131上再覆盖一层硅胶形成柔性盖体132，最后得到类似“三明治”结构的柔性包裹件13。这种结构使得柔性光纤11的形状保持稳定，有利于探测的光信号更准确、稳定，整个光纤传感器的结构非常简单，便于封装。本专利技术第二实施例也提供了一种光纤传感器，本第二实施例可与第一实施例相结合，在第一实施例所揭露的光纤传感器的基础上进一步提供了柔性光纤11的具体形状。本实施例中，柔性光纤11为弯曲形状。请参照图3A、图3B、图3C，柔性光纤11具体可以灵活设计为多种形状，只需将整体弯曲程度控制在接近微弯损耗的临界点即可。例如可以是图3A所示的波浪形，也可以是图3B所示的螺旋形，还可以是图3C所示的U形。不同的光纤具有不同的微弯损耗临界角，当光纤的弯曲角度达到自身对应的微弯损耗临界角时，就会对进一步的弯曲非常敏感，因此可将柔性光纤11的每一个弯曲角的角度控制在该微弯损耗临界角附近，例如，柔性光纤11的微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤传感器，其特征在于，包括一柔性光纤，所述柔性光纤的两端分别作为光信号接收端和光信号输出端，在所述光信号接收端与光信号输出端之间有部分区域的纤芯无包层裹覆；所述光纤传感器还包括一柔性包裹件，所述柔性包裹件将所述柔性光纤包裹并可带动所述柔性光纤一起形变。

【技术特征摘要】
1.一种光纤传感器，其特征在于，包括一柔性光纤，所述柔性光纤的两端分别作为光信号接收端和光信号输出端，在所述光信号接收端与光信号输出端之间有部分区域的纤芯无包层裹覆；所述光纤传感器还包括一柔性包裹件，所述柔性包裹件将所述柔性光纤包裹并可带动所述柔性光纤一起形变。2.如权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述柔性包裹件包括柔性底座和柔性盖体；所述柔性底座上设有凹槽，所述凹槽中固设有所述柔性光纤，所述柔性盖体覆盖在所述柔性底座上。3.如权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述柔性光纤整体呈弯曲状。4.如权利要求3所述的光纤传感器，其特征在于，所述柔性光纤整体呈波浪形、螺旋形或U形。5.如权利要求1至4任一项所述的光纤传感器，其特征在于，所述柔性光纤为裸塑料光纤；所述柔性包裹件为硅胶。6.一种形变检测装置，其特征在于，包括：光源，用于提供光信号；如权利要求1至5任一项所述的光纤传感器，所述光纤传感器的光信号接收端与所述光源连接，用于通过所述光信号接收端接收来自光源的光信号，并通过所述光信号输出端将所述光信号输出；所述柔性包裹件在检测时固定于目标物上并带动所述柔性光纤随目标物一起形变，所述光信号输出端所输出的光信号的强度随所述柔性光纤的形变幅度的变化而变化；光信号探测单元，与所述光信号输出端连接，用于接收所述光纤传感器输出的光信号，并根据接收到的光信号生成探测数据；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶晶，陈功，夏含信，肖成，
申请(专利权)人：深圳市迈步机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44