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信息；成像裝置包括準(zhǔn)直透鏡和成像透鏡，用于對經(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)測裝置包括CCD、數(shù)據(jù)采集卡和計算機；所述CCD和數(shù)據(jù)采集卡用于實現(xiàn)分區(qū)對多個多模光纖中傳遞的擾動信息進(jìn)行采集，所述計算機用于對多模光纖受到的擾動信息進(jìn)行實時監(jiān)測和分析，完成對外界擾動信息的定位；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)采集卡和計算機。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低，且不受限于地理環(huán)境、監(jiān)測距離的影響。
【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、信息和軍事等六個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。但激光的高度相干性，會使得激光在成像時產(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時地顯示在計算機屏幕上。當(dāng)多模光纖受到外界的擾動時，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信息，這樣就實現(xiàn)了對外界的擾動信息進(jìn)行實時監(jiān)測，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信息。此外，利用CCD的分區(qū)可實現(xiàn)對外界擾動信息的定位，散斑傳感系統(tǒng)可應(yīng)用于實時監(jiān)測的報警系統(tǒng)，在實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)簡單、成本低，且不受限于地理環(huán)境、監(jiān)測距離的影響。
[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信息；
成像裝置包括準(zhǔn)直透鏡和成像透鏡，用于對經(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)測裝置包括(XD、數(shù)據(jù)采集卡和計算機；所述CXD和數(shù)據(jù)采集卡用于實現(xiàn)分區(qū)對多個多模光纖中傳遞的擾動信息進(jìn)行采集，所述計算機用于對多模光纖受到的擾動信息進(jìn)行實時監(jiān)測和分析，完成對外界擾動信息的定位；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)采集卡和計算機；
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)測裝置用CCD和數(shù)據(jù)采集卡將采集到的傳感頭受到擾動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信息之間的關(guān)系，通過這一關(guān)系來實現(xiàn)分區(qū)對外界擾動信息的定位、傳感以及監(jiān)測。
[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精度允許的情況下，可對CCD實行多個分區(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時，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，最終實現(xiàn)輸出的激光模場在各種模式間發(fā)生高頻跳動的功能，從而在多模光纖輸出端獲得傳輸光信號發(fā)生變化，計算機上實時顯示的散斑圖樣也會發(fā)生變化，這種變化就反映了傳感頭感受到的外界的擾動信息，散斑圖樣的不同變化反映了不同的外界擾動信息。分區(qū)的CCD采集到的是各個分區(qū)所對應(yīng)的傳感頭受到的擾動信息，當(dāng)實時監(jiān)測到的散斑圖樣發(fā)生變化時，可實現(xiàn)對擾動信息的定位。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)來對擾動信息進(jìn)行定位傳感的系統(tǒng)，同時相對于其他的定位傳感系統(tǒng)，這種方法結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可實現(xiàn)實時監(jiān)測，在定位傳感領(lǐng)域也有很大的優(yōu)勢。
【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)明的實施方式結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0010]以下結(jié)合具體實施例，對本發(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受到外界的擾動信息時，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，最終實現(xiàn)輸出的激光模場在各種模式間發(fā)生高頻跳動的功能，從而在多模光纖輸出端獲得傳輸光信號發(fā)生變化，經(jīng)準(zhǔn)直、成像后，計算機上實時顯示的散斑圖樣信息也會發(fā)生變化，這種變化反應(yīng)的是傳感頭感受到的外界擾動信息，散斑圖樣的不同變化反映不同的擾動信息。
[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)測裝置204包括CXD 503、數(shù)據(jù)采集卡504、計算機505:激光成像后由CXD 503
和數(shù)據(jù)采集卡504對各個多模光纖輸出端的散斑信息進(jìn)行采集，經(jīng)由計算機505實時顯示，通過計算機的數(shù)據(jù)處理模塊對散斑圖樣信息進(jìn)行分析完成對外界擾動信息的傳感和定位。
[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)簡單、成本低、可實時監(jiān)測分析等特點，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感受到外界的擾動信息時，會通過多模光纖301傳遞給監(jiān)測裝置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所示分了九個區(qū))，在CCD分辨率以及散斑圖樣信息可檢測精度允許的情況下，可對CCD實行多個分區(qū)，CCD連接成像裝置的輸出端，當(dāng)某個傳感頭受到外界干擾時，與傳感頭相應(yīng)的CCD區(qū)域圖樣發(fā)生變化，通過監(jiān)測分析從而實現(xiàn)了對外界擾動信息的定位。
[0018]圖4為本發(fā)明的實施方式示意圖，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感受到外界的擾動信息時，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，最終實現(xiàn)輸出的激光模場在各種模式間發(fā)生高頻跳動的功能，從而在多模光纖301輸出端獲得傳輸光信號發(fā)生變化，經(jīng)準(zhǔn)直、成像后，計算機505上實時顯示的散斑圖樣也會發(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信息。散斑圖樣的不同反映了不同的外界擾動信息。CCD 503和數(shù)據(jù)采集卡504將采集到的傳感頭202受擾動前和擾動后的兩幅散斑圖像進(jìn)行灰度值相減、圖像灰度增強、濾波、二值化和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理，最后對圖像進(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)系來實現(xiàn)對擾動信息的定位傳感。
[0019]應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(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信息；成像裝置包括準(zhǔn)直透鏡和成像透鏡，用于對經(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)測裝置包括(XD、數(shù)據(jù)采集卡和計算機；所述CXD和數(shù)據(jù)采集卡用于實現(xiàn)分區(qū)對多個多模光纖中傳遞的擾動信息進(jìn)行采集，所述計算機用于對多模光纖受到的擾動信息進(jìn)行實時監(jiān)測和分析，完成對外界擾動信息的定位；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)采集卡和計算機。
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)測裝置用CCD和數(shù)據(jù)采集卡將采集到的傳感頭受到擾動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信息之間的關(guān)系，通過這一關(guān)系來實現(xiàn)分區(qū)對外界擾動信息的定位、傳感以及監(jiān)測。
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精度允許的情況下，可對CCD實行多個分區(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】G01D5/26GK103528608SQ201310519804
【公開日】2014年1月22日 申請日期: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 申請人:陜西高新實業(yè)有限公司