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)。本發(fā)明結(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]本發(fā)明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CCD和數(shù)據(jù)采集卡將激光在成像過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]本發(fā)明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]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
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)；
所述的基于CCD分區(qū)定位的多模光纖散斑傳感系統(tǒng)，所述監(jiān)測(cè)裝置用CCD和數(shù)據(jù)采集卡將采集到的傳感頭受到擾動(dòng)信息前后的兩幅散斑圖像可以得到散斑圖像變化和傳感頭受到的擾動(dòng)信息之間的關(guān)系，通過這一關(guān)系來實(shí)現(xiàn)分區(qū)對(duì)外界擾動(dòng)信息的定位、傳感以及監(jiān)測(cè)。
[0006]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可檢測(cè)精度允許的情況下，可對(duì)CCD實(shí)行多個(gè)分區(qū)。
[0007]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。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效應(yīng):
該發(fā)明很好的利用了激光的高相干性在成像過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。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，公開了一種很好的利用多模光纖和CCD分區(qū)來對(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】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明傳感頭的示意圖；
圖3為CXD分區(qū)的示意圖；
圖4為本發(fā)明的實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0011]如圖1所示，為本發(fā)明的總體結(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。
[0012]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。
[0013]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)過準(zhǔn)直透鏡501和成像透鏡502成像。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]圖2表明了本發(fā)明傳感部分的示意圖，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。
[0017]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可檢測(cè)精度允許的情況下，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。
[0018]圖4為本發(fā)明的實(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，通過這一關(guān)系來實(shí)現(xiàn)對(duì)擾動(dòng)信息的定位傳感。
[0019]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(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:所述監(jiān)測(cè)裝置用CCD和數(shù)據(jù)采集卡將采集到的傳感頭受到擾動(dòng)信息前后的兩幅散斑圖像可以得到散斑圖像變化和傳感頭受到的擾動(dòng)信息之間的關(guān)系，通過這一關(guān)系來實(shí)現(xiàn)分區(qū)對(duì)外界擾動(dòng)信息的定位、傳感以及監(jiān)測(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2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可檢測(cè)精度允許的情況下，可對(duì)CCD實(shí)行多個(gè)分區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3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)】G01D5/26GK103528608SQ201310519804
【公開日】2014年1月22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】王耀斌 申請(qǐng)人:陜西高新實(shí)業(yè)有限公司