一種光纖傳感微距測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)提出一種光纖傳感微距測(cè)量系統(tǒng)，包括光源、光探測(cè)器、傳感器探針、反射單元、無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊、處理模塊；所述傳感器探針接收光源發(fā)出的入射光，經(jīng)處理后，將得到的反射光發(fā)送至光探測(cè)器；所述光電探測(cè)器將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)處理后，通過(guò)無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊發(fā)送至處理模塊；所述處理模塊根據(jù)光探測(cè)器接收的光信號(hào)大小與光纖端面至反射面的距離存在的設(shè)定函數(shù)關(guān)系測(cè)量距離。通過(guò)本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)光纖傳感微距測(cè)量系統(tǒng)，可工作在野外比較惡劣的環(huán)境，長(zhǎng)時(shí)間工作，實(shí)現(xiàn)微小距離或物體位移的無(wú)人監(jiān)測(cè)并預(yù)警。本系統(tǒng)可用于測(cè)量大型液壓芯筒距離變化，并且可隨時(shí)監(jiān)測(cè)距離的變化，既解放了人力，又提高了工作效率。（*該技術(shù)在2021年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于測(cè)試測(cè)量
，涉及一種微距測(cè)量系統(tǒng)，特別涉及一種光纖傳感微距測(cè)量系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測(cè)、感受外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件(如光、熱、濕度)或化學(xué)組成(如煙霧)，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類(lèi)。傳感器工作原理的分類(lèi)物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。有些傳感器既不能劃分到物理類(lèi)，也不能劃分為化學(xué)類(lèi)。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運(yùn)作的。化學(xué)傳感器技術(shù)問(wèn)題較多，例如可靠性問(wèn)題，規(guī)模生產(chǎn)的可能性，價(jià)格問(wèn)題等，解決了這類(lèi)難題，化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會(huì)有巨大增長(zhǎng)。按照傳感器用途分類(lèi)，傳感器可分為壓力敏和力敏傳感器位置傳感器、液面?zhèn)鞲衅髂芎膫鞲衅鳌⑺俣葌鞲衅骷铀俣葌鞲衅鳌⑸渚€輻射傳感器熱敏傳感器、24GHz雷達(dá)傳感器坐寸o傳感器有兩個(gè)比較重要的特性傳感器靜態(tài)特性、傳感器動(dòng)態(tài)特性。傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫(huà)出的特性曲線來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。(I)線性度指?jìng)鞲衅鬏敵隽颗c輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。(2)靈敏度靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸入量增量之比。用S表示靈敏度。(3)遲滯傳感器在輸入量由小到大(正行程)及輸入量由大到小(反行程)變化期間其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象成為遲滯。對(duì)于同一大小的輸入信號(hào)，傳感器的正反行程輸出信號(hào)大小不相等，這個(gè)差值稱為遲滯差值。(4)重復(fù)性重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较蜃魅砍踢B續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線不一致的程度。(5)漂移傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時(shí)間變化，此現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個(gè)方面一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周?chē)h(huán)境(如溫度、濕度等)。所謂動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。由于傳感器的上述特點(diǎn)，傳感器已經(jīng)在大量應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。如距離測(cè)試領(lǐng)域。傳統(tǒng)的距離測(cè)試，一般選擇米尺或者游標(biāo)卡尺等長(zhǎng)度計(jì)量工具，但測(cè)試精度不高，測(cè)試費(fèi)時(shí)費(fèi)力，工作效率低，甚至?xí)绊懝ぷ骰蚬こ痰倪M(jìn)度。在此情況下，出現(xiàn)了一種基于光纖傳感原理的距離測(cè)量?jī)x器，利用激光，來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度，精度高，使用方便。然而，現(xiàn)有的基于光纖傳感原理的距離測(cè)量?jī)x器在某些人接觸不到的場(chǎng)所無(wú)法測(cè)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別是解決光纖傳感微距測(cè)量系統(tǒng)在距離測(cè)量中存在的問(wèn)題。為達(dá)到上述目的，本技術(shù)提出了一種光纖傳感微距測(cè)量系統(tǒng)，包括光源、光探測(cè)器、傳感器探針、反射單元、無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊、處理模塊；所述傳感器探針接收光源發(fā)出的入射光，經(jīng)處理后，將得到的反射光發(fā)送至光探測(cè)器；所述光電探測(cè)器將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)處理后，通過(guò)無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊發(fā)送至處理模塊；所述處理模塊根據(jù)光探測(cè)器接收的光信號(hào)大小與光纖端面至反射面的距離存在的設(shè)定函數(shù)關(guān)系測(cè)量距離。在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述傳感器探針包括一根單模光纖、一根或多根多模光纖；所述光源發(fā)射出來(lái)的光經(jīng)由單模光纖傳至反射單元，在反射單元產(chǎn)生反射，反射光被所述一根或多根多模光纖接收，接收的光信號(hào)經(jīng)由多模光纖傳至光探測(cè)器。其中，所述單模光纖與光源連接，多模光纖與光探測(cè)器連接；傳感器探針通過(guò)機(jī)械部件固定在傳感器探頭內(nèi)。所述一根或多根多模光纖與所述單模光纖平行。在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述傳感器探頭一端封裝平行的一根單模光纖和至少一根多模光纖，成為一個(gè)探針。其中，所述傳感器探頭另一端的一根或多根多模光纖和一光探測(cè)器封裝耦合，單模光纖的另一端熔接一 FC/APC光纖連接頭；在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述光源為1550nm DFB激光器；所述光探測(cè)器為PIN光電二極管；所述處理模塊為計(jì)算機(jī)。在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括光纖耦合器，分別連接光源、光探測(cè)器、傳感器探針。通過(guò)本技術(shù)提出的光纖傳感微距測(cè)量系統(tǒng)，結(jié)合無(wú)線發(fā)射和無(wú)線接收裝置，可以工作在野外比較惡劣的環(huán)境，長(zhǎng)時(shí)間工作，實(shí)現(xiàn)微小距離或物體位移的無(wú)人監(jiān)測(cè)并預(yù)警。可以用于測(cè)量大型液壓芯筒距離變化，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的游標(biāo)卡尺測(cè)量，并且可隨時(shí)監(jiān)測(cè)距離的變化，既解放了人力，又提高了工作效率；也可以廣泛應(yīng)用于大壩，鐵軌等可能發(fā)生位置微小偏移的場(chǎng)所，時(shí)刻監(jiān)測(cè)大壩和鐵軌位置的變化，對(duì)保護(hù)人民生命和財(cái)產(chǎn)安全能起到巨大的作用，并產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。由于系統(tǒng)包括光源、光探測(cè)器和傳感器探針，傳感器探針接收光源發(fā)出的入射光，經(jīng)處理后，將得到的反射光發(fā)送至光探測(cè)器；當(dāng)探針與反射鏡表面的距離發(fā)生變化時(shí)，光探測(cè)器接收的光功率將相應(yīng)發(fā)生變化。根據(jù)變化的功率值和對(duì)應(yīng)的光纖端面到反射鏡的距離可以確定長(zhǎng)度的變化值。經(jīng)過(guò)信號(hào)處理以后，由無(wú)線發(fā)射裝置發(fā)出，無(wú)線接收裝置接收，在電腦上顯示。本技術(shù)附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本技術(shù)的實(shí)踐了解到。附圖說(shuō)明本技術(shù)上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I為光纖傳感微距測(cè)量系統(tǒng)組成框圖；圖2為光信號(hào)的傳輸示意圖；圖3為光纖傳感裝置的光路示意圖；圖4為光纖傳感器探頭部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為傳感器探針中光路的反射示意圖；圖6為光纖端面至反射面的距離d與反射光功率曲線示意圖；圖7為反射率曲線示意圖；圖8為光纖傳感器控制盒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為光纖傳感微距測(cè)量系統(tǒng)的組成示意圖。具體實(shí)施方式下面詳細(xì)描述本技術(shù)的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本技術(shù)，而不能解釋為對(duì)本技術(shù)的限制。本技術(shù)的主要?jiǎng)?chuàng)新之處在于，本技術(shù)創(chuàng)新地提出了新型的光纖傳感微距測(cè)量系統(tǒng)，可以適用于野外比較惡劣的環(huán)境，在遠(yuǎn)端實(shí)時(shí)對(duì)微小距離的無(wú)人監(jiān)控并預(yù)警。請(qǐng)參閱圖1，本技術(shù)揭示一種光纖傳感微距測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括傳感裝置10、無(wú)線發(fā)射模塊20、無(wú)線接收模本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光纖傳感微距測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括光源、光探測(cè)器、傳感器探針、反射單元、無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊、處理模塊；所述傳感器探針接收光源發(fā)出的入射光，經(jīng)處理后，將得到的反射光發(fā)送至光探測(cè)器；所述光電探測(cè)器將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)處理后，通過(guò)無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊發(fā)送至處理模塊；所述處理模塊根據(jù)光探測(cè)器接收的光信號(hào)大小與光纖端面至反射面的距離存在的設(shè)定函數(shù)關(guān)系測(cè)量距離。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種光纖傳感微距測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括光源、光探測(cè)器、傳感器探針、反射單元、無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊、處理模塊； 所述傳感器探針接收光源發(fā)出的入射光，經(jīng)處理后，將得到的反射光發(fā)送至光探測(cè)器； 所述光電探測(cè)器將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)處理后，通過(guò)無(wú)線發(fā)射模塊、無(wú)線接收模塊發(fā)送至處理模塊； 所述處理模塊根據(jù)光探測(cè)器接收的光信號(hào)大小與光纖端面至反射面的距離存在的設(shè)定函數(shù)關(guān)系測(cè)量距離。2.如權(quán)利要求I所述的光纖傳感微距測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器探針包括一根單模光纖、一根或多根多模光纖；所述光源發(fā)射出來(lái)的光經(jīng)由單模光纖傳至反射單元，在反射單元產(chǎn)生反射，反射光被所述一根或多根多模光纖接收，接收的光信號(hào)經(jīng)由多模光纖傳至光探測(cè)器。3.如權(quán)利要求2所述的光纖傳感微距測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述單模光纖與光源連接，多模光纖與光探測(cè)器連接；傳感器探針通過(guò)機(jī)械部件固定在傳感器探頭內(nèi)。4...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：柳濤，左廣輝，方習(xí)貴，王建偉，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：無(wú)錫阿斯特科技有限公司，
類(lèi)型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：