[发明专利]一种反射式强度调制型光纤传感器不等间距错位式补偿结构

说明书

本发明提供了一种反射式强度调制型光纤传感器不等间距错位式补偿结构，包括发送光纤，两层接收光纤组；其特点是发送光纤与每一层接收光纤组的接收光纤相互之间以相同距离排列，并非在同一平面内；发送光纤的端面与第一层接收光纤组的端面形成错位量，发送光纤与第一层接收光纤组构成参考光路；所述第一层接收光纤组的端面与第二层接收光纤组在端面形成错位量，发送光纤与第二层接收光纤组构成测量光路；发送光纤将光源传输到被测表面，经反射后由两层接收光纤组接收，并传输到光电探测器转换为电信号输出。本发明光纤传感器补偿结构为不等间距错位式，结合双圈同轴探头结构，能够有效的提高测量线性度、灵敏度、范围和消除测量死区。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种反射式强度调制型光纤传感器不等间距错位式补偿结构。

背景技术

光纤传感器是20世纪70年代迅速发展起来的一种新型传感器。近几十年来，随着光纤技术的不断发展，在多种非接触测量系统中光纤传感器技术已发展成熟，反射式强度调制型(RIM)光纤传感器因其稳定性、可靠性等特点广泛应用在表面形貌测量中。

由于RIM型光纤传感器是通过光强变化来测量被测表面形貌，因此，必然受到光源功率波动的影响。此外，反射面的反射率不同，光纤传输损耗均对测量系统造成一定误差；因而，要提高系统的测量精度需采取强度补偿技术来消除环境因素的干扰。

目前，常用的补偿技术是多光纤补偿结构，一般为采用两根(或两组)光纤分别作接收光纤，利用两组信息相关性与差异性进行数据处理达到补偿目的。如三光纤补偿结构中以等芯等间距式为最优，而等芯错位式对线性范围、线性度是改善效果并不明显。

发明内容

本发明的目的旨在针对错位式补偿结构对线性范围、线性度改善效果上的不足，提出一种能够明显改善测量灵敏度以及线性范围的新型不等间距错位式补偿结构，结合双圈同轴探头结构消除测量死区。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种反射式强度调制型光纤传感器不等间距错位式补偿结构，包括发送光纤1，至少两层接收光纤组；所述的接收光纤组均放置在发送光纤同一侧，第一层接收光纤组2紧围绕发送光纤分布，第二层接收光纤组3在第一层接收光纤组外围绕分布；每一层接收光纤组至少两根接收光纤；所述的发送光纤一端与光源激光器耦合连接，两层接收光纤组分别与光电探测器连接，光源由发送光纤传输到被测表面经反射后由两层接收光纤接收传输到光电探测器转换为电信号输出；其特征在于：

所述的发送光纤与每一层接收光纤组的接收光纤相互之间以相同距离c排列，并非在同一平面内；

所述的发送光纤1的端面与第一层接收光纤组2的端面形成错位量a，发送光纤与第一层接收光纤组2构成参考光路；

所述第一层接收光纤组2的端面与第二层接收光纤组3的端面形成错位量b，发送光纤1与第二层接收光纤组3构成测量光路；

本发明与现有技术相比具有实质性特点和显著的效果是：

本发明光纤传感器补偿结构采用不等间距错位式，并结合双圈同轴探头结构，能够有效的提高测量线性度、灵敏度、范围和消除测量死区，从而提高了光纤传感器的性能。

附图说明

图1是本发明不等间距错位式补偿结构原理图。

图2是本发明不等间距错位式补偿结构的立体视图。

图3是本发明不等间距错位式与等间距错位式结构输出特性仿真对比。

图4是本发明不等间距错位式补偿结构光纤传感器实验结果。

图中：发送光纤1、第一层接收光纤组2、第二层接收光纤组3、被测物表面4。

具体实施方式