光纤传感器、形变检测装置及数据手套制造方法及图纸

本实用新型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、形变检测装置及数据手套。该光纤传感器包括一柔性光纤，柔性光纤包括相接触的第一柔性光纤部和第二柔性光纤部；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。本实用新型专利技术通过将柔性光纤上设置为相接触的两段，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，接触部位会发生相对位移出现端面失配，使得光信号在该接触部位耦合时发生衰减，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，使用寿命也更为长久。

Optical Fiber Sensor, Deformation Detection Device and Data Glove

The utility model is suitable for the field of optical sensor testing technology, and provides an optical fiber sensor, a deformation detection device and a data glove. The optical fiber sensor includes a flexible optical fiber, which includes the first flexible optical fiber part and the second flexible optical fiber part in contact. The optical fiber sensor also includes a flexible package, which wraps the flexible optical fiber and drives the flexible optical fiber to deform together. The utility model fixes the flexible optical fiber with the flexible package on the target by setting the flexible optical fiber on two contacting segments. Once the flexible optical fiber is deformed with the target, the relative displacement of the contact part will appear end mismatch, which makes the optical signal attenuate when the contact part is coupled, and the intensity of the light decreases, and the light output through the detection can be obtained. The intensity of the signal determines the deformation amplitude of the target. Because the optical fiber sensor is based on flexible optical fiber, it is more bending resistant and has longer service life.

【技术实现步骤摘要】
光纤传感器、形变检测装置及数据手套
本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，所述柔性光纤包括第一柔性光纤部和第二柔性光纤部，所述第一柔性光纤部的第一端与所述第二柔性光纤部的第一端相接触，所述第一柔性光纤部的第二端作为所述柔性光纤的光信号接收端，所述第二柔性光纤部的第二端作为所述柔性光纤的光信号输出端；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；数据处理单元，与所述光信号探测单元连接。第三方面，本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，通过将柔性光纤上设置为两段，即相接触的第一柔性光纤部和第二柔性光纤部，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，第一柔性光纤部与第二柔性光纤部的接触部位会发生相对位移出现端面失配，使得光信号在该接触部位耦合时发生衰减，进而光强减弱，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是本技术第一实施例提供的光纤传感器的结构图；图2是本技术第一实施例提供的柔性包裹件的结构图；图3A是本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技术，并不用于限定本技术。请参照图1，本技术第一实施例提供的光纤传感器整体上基于柔性光纤实现，该柔性光纤包括第一柔性光纤部11和第二柔性光纤部12，第一柔性光纤部11的第一端111与第二柔性光纤部12的第一端121相接触，第一柔性光纤部11的第二端112作为柔性光纤的光信号接收端，第二柔性光纤部12的第二端122作为柔性光纤的光信号输出端。为使柔性光纤的形状能够保持稳定，以便传感数据准确、稳定，在柔性光纤的外部设有柔性包裹件13，柔性包裹件13将柔性光纤包裹并带动柔性光纤一起形变。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，具体为柔性包裹件13带动第一柔性光纤部11和第二柔性光纤部12一起随目标物形变，造成第二柔性光纤部12的第二端122输出的光信号发生衰减，通过分析输出的光信号即可得到目标物的形变幅度。光信号从第一柔性光纤部11的第二端112输入，在第一柔性光纤部11的第一端111与第二柔性光纤部12的第一端121的接触部位耦合进入第二柔性光纤部12，再由第二柔性光纤部12的第二端122输出。若第一柔性光纤部11或第二柔性光纤部12有形变发生，则会直接影响光信号在上述接触部位的耦合。柔性光纤具有一定的柔韧性，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，将柔性光纤随柔性包裹件13固定在目标物上，一旦柔性光纤随目标物进行形变，第一柔性光纤部11与第二柔性光纤部12的接触部位会发生相对位移出现端面失配，使得光信号在该接触部位耦合时发生衰减，进而光强减弱，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实现，因此更耐弯折，使用寿命也会更为长久。其中，柔性光纤可选用裸塑料光纤，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，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的具体形状。本实施例中，柔性光纤为弯曲形状。请参照图3A、图3B、图3C，柔性光纤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，光纤的微弯损耗临界角为θ，只需将该光纤的每一个弯曲角的角度控制在θ上下一定的范围即可，该范围可根据具体使用情况灵活设置。柔性光纤，即第一柔性光纤部11和第二柔性光纤部12具体包括纤芯和包层，纤芯为传输光信号的主要通道，包层的主要作用为通过全反射将光信号限制在纤芯中传输。根据光纤的微弯损耗原理，光束最初以临界传播角在光纤内部传输，当柔性光纤有弯曲且超过一定的弯曲程度时，传播角会发生变化，其结果就是不再满足全内反射条件，部分光束被折射掉，即泄露出纤芯，从而本文档来自技高网...

【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，所述柔性光纤包括第一柔性光纤部和第二柔性光纤部，所述第一柔性光纤部的第一端与所述第二柔性光纤部的第一端相接触，所述第一柔性光纤部的第二端作为所述柔性光纤的光信号接收端，所述第二柔性光纤部的第二端作为所述柔性光纤的光信号输出端；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，所述柔性光纤包括第一柔性光纤部和第二柔性光纤部，所述第一柔性光纤部的第一端与所述第二柔性光纤部的第一端相接触，所述第一柔性光纤部的第二端作为所述柔性光纤的光信号接收端，所述第二柔性光纤部的第二端作为所述柔性光纤的光信号输出端；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...

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