[发明专利]基于受激布里渊原理的三芯光纤空间形状测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于精密仪器制造及测量技术，特别涉及一种基于受激布里渊原理的三芯光纤空间形状测量装置及方法。

背景技术

随着航空航天工业、汽车工业、电子工业以及尖端工业等的不断发展，对于空间形状测量(复杂曲面的三维面形测量、智能材料的复杂形变等)的需求急剧增长。由于受到测量时间、采样点密度的限制，空间形状测量变得十分困难，尤其是多变、恶劣的测量环境使得传统的空间形状测量方法无法满足需求。以往的空间形状测量中，使用较多的方法有样板测量法、结构光三维视觉测量法和iGPS测量法等。

样板测量法是一种最为经典的曲面形状检验方法，它是利用设计时的截面参数制造数个截面的一维样板，通过在相应的截面位置观察其截面样板与被测截面之间的透光量判断其形状差。该方法简单、直观，是现今工业生产中的最常用的接触式检验手段。由于其检验时需要借助人眼判断透光量，无法精确给出其型面数据。不同的截面形状需要不同的截面样板，样板的需求量很大，成本很高。

结构光三维视觉测量法中，测量系统主要由结构光投射装置、图像传感器、图像采集及处理系统组成。测量原理是向被测物体投射一定结构的光模型如点光源、线光源、十字光条、正弦光栅和编码光，结构光受被测物体表面信息的调制而发生形变，利用图像传感器记录变形的结构光条纹图像，并结合系统的结构参数来获取物体的三维信息。这种方法以较低廉的光学、电子和数字硬件设备为基础，以较高的速度和精度获取和处理大量的三维数据。但是，这种方法容易受外接环境光线和气流的影响并且容易产生遮挡，不适合用于多变、恶劣的测量环境，如飞机在高速飞行中的机翼、机舱形状的实时测量。

iGPS测量法是一种坐标测量技术。该方法中，处于测量点位置的多个靶标可以接收多个室内发射器(基站)的信号，每个靶标可以独立的计算它们当前的位置并确立测量点在测量坐标系中的坐标。该方法具有很高的测量精度。但是，该方法只能手动逐点地测量，测量效率低，不具有实时测量的能力。

发明内容

本发明是针对上述现有空间形状测量方法存在的问题提出的，其目的是提供一种可以在多变、恶劣的测量环境中实现复杂空间形状实时测量的基于受激布里渊原理的三芯光纤空间形状测量装置及方法，实现不受环境影响的空间形状测量。

本发明的技术解决方案是：

一种基于受激布里渊原理的三芯光纤空间形状测量装置，包括窄带宽可调激光器、50/50光耦合器A、50/50光耦合器B、电光调制器A、电光调制器B、掺铒光纤放大器、50/50光耦合器C、光环形器、多路光开关、平衡光电探测器、50/50光耦合器D和声光调制器，所述窄带宽可调激光器与50/50光耦合器A、50/50光耦合器A与50/50光耦合器B和电光调制器A、电光调制器A与掺铒光纤放大器、掺铒光纤放大器与50/50光耦合器C、50/50光耦合器B分别与电光调制器B和声光调制器通过单模光纤连接形成通路；所述50/50光耦合器C与光环形器、光环形器与多路光开关、多路光开关与三芯光纤扇出器通过单模光纤连接形成通路；所述声光调制器与50/50光耦合器D、50/50光耦合器D与平衡光电探测器和光环形器通过单模光纤连接形成通路；所述三芯光纤扇出器与三芯光纤分布传感器光缆连接，所述三芯光纤分布传感器光缆由纤芯均布配置的三芯光纤和配置在三芯光纤外部的保护套构成，在保护套的一侧端面上设置高反射银膜，所述高反射银膜将三芯光纤的一侧端面完全覆盖；所述多路光开关与隔绝外应力封装的参考光纤光缆经单模光纤连接形成通路；控制计算机通过电缆分别与电光调制器A、电光调制器B、多路光开关、频谱分析仪连通，所述频谱分析仪通过电缆与平衡光电探测器连通。