[发明专利]一种基于多芯光纤的角位移与角速度测量系统

说明书

本发明公开了一种基于多芯光纤的角位移与角速度测量系统，包括光源、多芯光纤、待测转面和解调设备；所述光源通过多芯光纤扇出接头合至多芯光纤的中心纤芯作为输出通道，四周的纤芯则作为接收通道，用于收集后续的反射光；所述待测转面为环状结构，且环状结构划分为多个扇区，依次间隔地在各扇区表面，做针对激光器波段的高反射率处理与高吸收处理；同时将输出端面与待测转面严格平行放置，两面的距离应尽量小；所述解调设备用于检测多芯光纤各接收通道的输出光，并处理分析，该基于多芯光纤的角位移与角速度测量系统，由于仅通过单根多芯光纤即可完成信号的接收与传递，具有成本低，抗电磁干扰，结构简单，灵敏度高等优点。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体为一种基于多芯光纤的角位移与角速度测量系统。

背景技术

近年来，有关角速度与角位移的测量在日常生活与工业生产等的领域中越来越受到关注，诸如无人机控制、镜头防抖、以及精密生产等。通过对这个参量的测量，可以分析旋转系统转轴对各种激励的相应情况。常见的测量方式采用接触式的方法，采用质量体粘附于注入博摩登弹性基底的构造，以通过质量体与基底的相互作用而测量角速度。但接触式测量存在很大的应用限制，对被测物有一定的影响。基于激光的非接触式测量，在测量精度以及测量方式上都有很大的优势。

多芯光纤是一种新型传输光纤，被用来满足由于网络用户飞速增长带来的超大带宽需求。传统光纤为单芯结构，由包层环绕单根纤芯构成单光波导，多芯光纤则是内含有多根纤芯但公用包层的多光波导，横截面如图。若是五光波耦合的多芯光纤，功能即相当于多根单芯光纤的组合，可以大大提高系统集成度，减少制作成本和难度。

现有的数据传递需要多根多芯光纤才能完成大数据的传递，其不仅成本大，而且结构也比较复杂，灵敏度比较低；不便于数据的传递，使用具有局限性。

发明内容

本发明是提供了一种基于多芯光纤的角位移与角速度测量系统，解决了背景技术中提出的困难问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于多芯光纤的角位移与角速度测量系统，包括光源、多芯光纤、待测转面和解调设备；所述光源通过多芯光纤扇出接头合至多芯光纤的中心纤芯作为输出通道，四周的纤芯则作为接收通道，用于收集后续的反射光；所述待测转面为环状结构，且环状结构划分为多个扇区，依次间隔地在各扇区表面，做针对激光器波段的高反射率处理与高吸收处理；同时将输出端面与待测转面严格平行放置，两面的距离应尽量小；所述解调设备用于检测多芯光纤各接收通道的输出光，并处理分析，即可对待测转面的转速进行相应的检测。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述光源为单频激光器。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述解调设备由PD探头、采集电路与处理器构成，PD探头接收扇区接头引出的反射接受光，将光信号转化为电信号处理；经采集电路放大、滤波、以及模数AD转换后，传输至处理器进行计算。

有益效果

本发明提供了一种基于多芯光纤的角位移与角速度测量系统。具备以下

有益效果：

该基于多芯光纤的角位移与角速度测量系统，实现对被测物旋转角位移与角速度的非接触测量系统；该方法能够实现μm量级的角位移分辨率，且分辨率随着待测转面的半径的增加。由于仅通过单根多芯光纤即可完成信号的接收与传递，具有成本低，抗电磁干扰，结构简单，灵敏度高等优点；实用性强，易于推广使用。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的多芯光纤截面图；

图3为本发明的高反射区域接收量示意图；

图4为本发明的临街区域接收量示意图；