一種基于ccd分區(qū)定位的多模光纖散斑傳感系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于CCD分區(qū)定位的多模光纖散斑傳感系統(tǒng)，包括依次連接的激光光源、傳感頭、成像裝置以及監(jiān)測(cè)裝置；傳感頭是由彎曲的多模光纖形成的，用于感受外界的擾動(dòng)信息；成像裝置包括準(zhǔn)直透鏡和成像透鏡，用于對(duì)經(jīng)多模光纖傳輸后的激光進(jìn)行準(zhǔn)直和成像；所述傳感頭位于激光光源和準(zhǔn)直透鏡之間；監(jiān)測(cè)裝置包括CCD、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)；所述CCD和數(shù)據(jù)采集卡用于實(shí)現(xiàn)分區(qū)對(duì)多個(gè)多模光纖中傳遞的擾動(dòng)信息進(jìn)行采集，所述計(jì)算機(jī)用于對(duì)多模光纖受到的擾動(dòng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，完成對(duì)外界擾動(dòng)信息的定位；成像透鏡的輸出端連接CCD的輸入端，CCD的輸出端依次連接數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，且不受限于地理環(huán)境、監(jiān)測(cè)距離的影響。
【專利說(shuō)明】—種基于CCD分區(qū)定位的多模光纖散斑傳感系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種散斑傳感系統(tǒng)，尤其涉及一種基于CCD分區(qū)定位的多模光纖散斑傳感系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于激光本身的高單色性、高亮度以及高方向性，在工業(yè)、醫(yī)療、商業(yè)、科研、信息和軍事等六個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。但激光的高度相干性，會(huì)使得激光在成像時(shí)產(chǎn)生激光散斑。在此，我們利用激光的這一特性，將激光耦合進(jìn)入多模光纖傳輸，經(jīng)準(zhǔn)直、成像后，通過(guò)CCD和數(shù)據(jù)采集卡將激光在成像過(guò)程中形成的散斑圖樣信息實(shí)時(shí)地顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。當(dāng)多模光纖受到外界的擾動(dòng)時(shí)，激光的相位發(fā)生變化，相位的變化引起散斑圖樣的變化，散斑圖樣的變化則反映了多模光纖受到的擾動(dòng)信息，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)外界的擾動(dòng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而散斑圖樣變化的不同反映了多模光纖受到的不同的擾動(dòng)信息。此外，利用CCD的分區(qū)可實(shí)現(xiàn)對(duì)外界擾動(dòng)信息的定位，散斑傳感系統(tǒng)可應(yīng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的報(bào)警系統(tǒng)，在實(shí)際中有很重要的意義。
[0003]以往傳統(tǒng)的定位傳感系統(tǒng)不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且大多受限于地理環(huán)境、監(jiān)測(cè)距離的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于CCD分區(qū)定位的多模光纖散斑傳感系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，且不受限于地理環(huán)境、監(jiān)測(cè)距離的影響。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于CXD分區(qū)定位的多模光纖散斑傳感系統(tǒng)，包括依次連接的激光光源、傳感頭、成像裝置以及監(jiān)測(cè)裝置；
[0007]其特征在于:
[0008]所述傳感頭是由彎曲的多模光纖形成的，用于感受外界的擾動(dòng)信息；
[0009]成像裝置包括準(zhǔn)直透鏡和成像透鏡，用于對(duì)經(jīng)多模光纖傳輸后的激光進(jìn)行準(zhǔn)直和成像；所述傳感頭位于激光光源和準(zhǔn)直透鏡之間；
[0010]監(jiān)測(cè)裝置包括(XD、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)；所述CXD和數(shù)據(jù)采集卡用于實(shí)現(xiàn)分區(qū)對(duì)多個(gè)多模光纖中傳遞的擾動(dòng)信息進(jìn)行采集，所述計(jì)算機(jī)用于對(duì)多模光纖受到的擾動(dòng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，完成對(duì)外界擾動(dòng)信息的定位；成像透鏡的輸出端連接CCD的輸入端，CXD的輸出端依次連接數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)；
[0011]所述的基于CCD分區(qū)定位的多模光纖散斑傳感系統(tǒng),在CCD分辨率以及散斑圖樣信息檢測(cè)精度允許時(shí)，可對(duì)CCD實(shí)行多個(gè)分區(qū)。
[0012]所述的基于CCD分區(qū)定位的多模光纖散斑傳感系統(tǒng)，所述傳感頭中的多模光纖采用的是聚甲基丙烯酸甲酯多模光纖。
[0013]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效應(yīng):[0014]該發(fā)明很好的利用了激光的高相干性在成像過(guò)程中所形成的散斑圖樣以及CCD的分區(qū)，解決了傳統(tǒng)的定位傳感系統(tǒng)所面臨的問(wèn)題。當(dāng)傳感頭受到外界的擾動(dòng)時(shí)，多模光纖中的反射光在光纖內(nèi)部的反射形式發(fā)生劇烈的改變，最終實(shí)現(xiàn)輸出的激光模場(chǎng)在各種模式間發(fā)生高頻跳動(dòng)的功能，從而在多模光纖輸出端獲得傳輸光信號(hào)發(fā)生變化，計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)顯示的散斑圖樣也會(huì)發(fā)生變化，這種變化就反映了傳感頭感受到的外界的擾動(dòng)信息，散斑圖樣的不同變化反映了不同的外界擾動(dòng)信息。分區(qū)的CCD采集到的是各個(gè)分區(qū)所對(duì)應(yīng)的傳感頭受到的擾動(dòng)信息，當(dāng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的散斑圖樣發(fā)生變化時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)擾動(dòng)信息的定位。本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案，公開(kāi)了一種很好的利用多模光纖和CCD分區(qū)來(lái)對(duì)擾動(dòng)信息進(jìn)行定位傳感的系統(tǒng)，同時(shí)相對(duì)于其他的定位傳感系統(tǒng)，這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在定位傳感領(lǐng)域也有很大的優(yōu)勢(shì)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型傳感頭的示意圖；
[0017]圖3為CXD分區(qū)的示意圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型的實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]如圖1所示，為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖，基于CCD分區(qū)定位的多模光纖散斑傳感系統(tǒng)包括激光光源201、傳感頭202、成像裝置203、監(jiān)測(cè)裝置204。
[0021]傳感頭202包括彎曲的多模光纖301，當(dāng)傳感頭202受到外界的擾動(dòng)信息時(shí)，在多模光纖301中傳輸?shù)姆瓷涔庠诠饫w內(nèi)部的反射形式發(fā)生劇烈的改變，最終實(shí)現(xiàn)輸出的激光模場(chǎng)在各種模式間發(fā)生高頻跳動(dòng)的功能，從而在多模光纖輸出端獲得傳輸光信號(hào)發(fā)生變化，經(jīng)準(zhǔn)直、成像后，計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)顯示的散斑圖樣信息也會(huì)發(fā)生變化，這種變化反應(yīng)的是傳感頭感受到的外界擾動(dòng)信息，散斑圖樣的不同變化反映不同的擾動(dòng)信息。
[0022]成像裝置203包括準(zhǔn)直透鏡501、成像透鏡502:激光從多模光纖301輸出端輸出后經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡501和成像透鏡502成像。
[0023]監(jiān)測(cè)裝置204包括CXD 503、數(shù)據(jù)采集卡504、計(jì)算機(jī)505:激光成像后由CXD 503
和數(shù)據(jù)采集卡504對(duì)各個(gè)多模光纖輸出端的散斑信息進(jìn)行采集，經(jīng)由計(jì)算機(jī)505實(shí)時(shí)顯示，通過(guò)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)散斑圖樣信息進(jìn)行分析完成對(duì)外界擾動(dòng)信息的傳感和定位。
[0024]這一發(fā)明解決了傳統(tǒng)的定位傳感系統(tǒng)所要面臨的問(wèn)題，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析等特點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。
[0025]圖2表明了本實(shí)用新型傳感部分的示意圖，其中301為多模光纖，將彎曲的多模光纖301作為傳感頭202，當(dāng)傳感頭202感受到外界的擾動(dòng)信息時(shí)，會(huì)通過(guò)多模光纖301傳遞給監(jiān)測(cè)裝置204，達(dá)到散斑傳感的目的。
[0026]圖3為CCD分區(qū)的示意圖(圖3所示分了九個(gè)區(qū))，在CCD分辨率以及散斑圖樣信息時(shí)檢測(cè)精度允許，可對(duì)CCD實(shí)行多個(gè)分區(qū)，CCD連接成像裝置的輸出端，當(dāng)某個(gè)傳感頭受到外界干擾時(shí)，與傳感頭相應(yīng)的CCD區(qū)域圖樣發(fā)生變化，通過(guò)監(jiān)測(cè)分析從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)外界擾動(dòng)信息的定位。
[0027]圖4為本實(shí)用新型的實(shí)施方式示意圖，其中201為激光光源，將激光光源201發(fā)出的激光耦合進(jìn)入多模光纖301，當(dāng)傳感頭202感受到外界的擾動(dòng)信息時(shí)，多模光纖301中的反射光在光纖內(nèi)部的反射形式發(fā)生劇烈的改變，最終實(shí)現(xiàn)輸出的激光模場(chǎng)在各種模式間發(fā)生高頻跳動(dòng)的功能，從而在多模光纖301輸出端獲得傳輸光信號(hào)發(fā)生變化，經(jīng)準(zhǔn)直、成像后，計(jì)算機(jī)505上實(shí)時(shí)顯示的散斑圖樣也會(huì)發(fā)生變化，這種變化就反映了傳感頭202感受到的外界的擾動(dòng)信息。散斑圖樣的不同反映了不同的外界擾動(dòng)信息。CCD 503和數(shù)據(jù)采集卡504將采集到的傳感頭202受擾動(dòng)前和擾動(dòng)后的兩幅散斑圖像進(jìn)行灰度值相減、圖像灰度增強(qiáng)、濾波、二值化和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理，最后對(duì)圖像進(jìn)行骨架線提取，可以得到散斑圖像變化和傳感頭202形變之間的關(guān)系，通過(guò)這一關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)擾動(dòng)信息的定位傳感。
[0028]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于CCD分區(qū)定位的多模光纖散斑傳感系統(tǒng)，包括依次連接的激光光源、傳感頭、成像裝置以及監(jiān)測(cè)裝置； 其特征在于: 所述傳感頭是由彎曲的多模光纖形成的，用于感受外界的擾動(dòng)信息； 成像裝置包括準(zhǔn)直透鏡和成像透鏡，用于對(duì)經(jīng)多模光纖傳輸后的激光進(jìn)行準(zhǔn)直和成像；所述傳感頭位于激光光源和準(zhǔn)直透鏡之間； 監(jiān)測(cè)裝置包括(XD、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)；所述CXD和數(shù)據(jù)采集卡用于實(shí)現(xiàn)分區(qū)對(duì)多個(gè)多模光纖中傳遞的擾動(dòng)信息進(jìn)行采集，所述計(jì)算機(jī)用于對(duì)多模光纖受到的擾動(dòng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，完成對(duì)外界擾動(dòng)信息的定位；成像透鏡的輸出端連接CXD的輸入端，CXD的輸出端依次連接數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于CCD分區(qū)定位的多模光纖散斑傳感系統(tǒng),其特征在于:在CCD分辨率以及散斑圖樣信息檢測(cè)精度允許時(shí)，可對(duì)CCD實(shí)行多個(gè)分區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于CCD分區(qū)定位的多模光纖散斑傳感系統(tǒng),其特征在于:述傳感頭中的多模光纖采用的是聚甲基丙烯酸甲酯多模光纖。
【文檔編號(hào)】G01D5/26GK203758528SQ201320672197
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】高旭 申請(qǐng)人:西安輝盛科技發(fā)展有限責(zé)任公司