[发明专利]一种基于CCD分区定位的多模光纤散斑传感系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种散斑传感系统，尤其涉及一种基于CCD分区定位的多模光纤散斑传感系统。

背景技术

由于激光本身的高单色性、高亮度以及高方向性，在工业、医疗、商业、科研、信息和军事等六个领域中得到了广泛的应用。但激光的高度相干性，会使得激光在成像时产生激光散斑。在此，我们利用激光的这一特性，将激光耦合进入多模光纤传输，经准直、成像后，通过CCD和数据采集卡将激光在成像过程中形成的散斑图样信息实时地显示在计算机屏幕上。当多模光纤受到外界的扰动时，激光的相位发生变化，相位的变化引起散斑图样的变化，散斑图样的变化则反映了多模光纤受到的扰动信息，这样就实现了对外界的扰动信息进行实时监测，而散斑图样变化的不同反映了多模光纤受到的不同的扰动信息。此外，利用CCD的分区可实现对外界扰动信息的定位，散斑传感系统可应用于实时监测的报警系统，在实际中有很重要的意义。

以往传统的定位传感系统不但结构复杂、成本高，且大多受限于地理环境、监测距离的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于CCD分区定位的多模光纤散斑传感系统，其结构简单、成本低，且不受限于地理环境、监测距离的影响。

本发明的技术方案是：

一种基于CCD分区定位的多模光纤散斑传感系统，包括依次连接的激光光源、传感头、成像装置以及监测装置；

其特征在于：

所述传感头是由弯曲的多模光纤形成的，用于感受外界的扰动信息；

成像装置包括准直透镜和成像透镜，用于对经多模光纤传输后的激光进行准直和成像；所述传感头位于激光光源和准直透镜之间；

监测装置包括CCD、数据采集卡和计算机；所述CCD和数据采集卡用于实现分区对多个多模光纤中传递的扰动信息进行采集，所述计算机用于对多模光纤受到的扰动信息进行实时监测和分析，完成对外界扰动信息的定位；成像透镜的输出端连接CCD的输入端，CCD的输出端依次连接数据采集卡和计算机；

所述的基于CCD分区定位的多模光纤散斑传感系统，所述监测装置用CCD和数据采集卡将采集到的传感头受到扰动信息前后的两幅散斑图像可以得到散斑图像变化和传感头受到的扰动信息之间的关系，通过这一关系来实现分区对外界扰动信息的定位、传感以及监测。

所述的基于CCD分区定位的多模光纤散斑传感系统，在CCD分辨率以及散斑图样信息可检测精度允许的情况下，可对CCD实行多个分区。

所述的基于CCD分区定位的多模光纤散斑传感系统，所述传感头中的多模光纤采用的是聚甲基丙烯酸甲酯多模光纤。

本发明的优点和积极效应：

该发明很好的利用了激光的高相干性在成像过程中所形成的散斑图样以及CCD的分区，解决了传统的定位传感系统所面临的问题。当传感头受到外界的扰动时，多模光纤中的反射光在光纤内部的反射形式发生剧烈的改变，最终实现输出的激光模场在各种模式间发生高频跳动的功能，从而在多模光纤输出端获得传输光信号发生变化，计算机上实时显示的散斑图样也会发生变化，这种变化就反映了传感头感受到的外界的扰动信息，散斑图样的不同变化反映了不同的外界扰动信息。分区的CCD采集到的是各个分区所对应的传感头受到的扰动信息，当实时监测到的散斑图样发生变化时，可实现对扰动信息的定位。本发明采用上述技术方案，公开了一种很好的利用多模光纤和CCD分区来对扰动信息进行定位传感的系统，同时相对于其他的定位传感系统，这种方法结构简单、成本低、可实现实时监测，在定位传感领域也有很大的优势。

附图说明

图1 为本发明的总体结构示意图；

图2 为本发明传感头的示意图；

图3 为CCD分区的示意图；

图4 为本发明的实施方式结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

如图1所示，为本发明的总体结构示意图，基于CCD分区定位的多模光纤散斑传感系统包括激光光源201、传感头202、成像装置203、监测装置204。

传感头202包括弯曲的多模光纤301，当传感头202受到外界的扰动信息时，在多模光纤301中传输的反射光在光纤内部的反射形式发生剧烈的改变，最终实现输出的激光模场在各种模式间发生高频跳动的功能，从而在多模光纤输出端获得传输光信号发生变化，经准直、成像后，计算机上实时显示的散斑图样信息也会发生变化，这种变化反应的是传感头感受到的外界扰动信息，散斑图样的不同变化反映不同的扰动信息。