[其他]光學傳感器

無效

• 申請號: 88101065
• 申請日: 1988-02-26
• 公開（公告）號: CN88101065A
• 公開（公告）日: 1988-09-07
• 發明（設計）人: 戈登·里斯·瓊斯
• 申請（專利權）人: 比克有限公司
• 主分類號: G01J3/00
• 分類號: G01J3/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 吳秉芬,曹濟洪

本發明涉及光學傳感器，特別是涉及那些待測定的參數影響沿光纖傳播的光線的傳感器。

眾所周知，如果將光纖彎曲超過一定的量，沿光纖傳播的其中一部分光線則會穿過光纖壁而損失。這種現象稱為微彎曲，由于它會導致光信號的振幅不希望有的減小，而被認為是光學通信設備的一個缺點。

一種公知型式的裝置利用微彎曲而形成光壓傳感器的基礎。使單色光沿光纖傳播，并且用例如電荷耦合器件的檢測器來監測從光纖遠端射出的光強度。光纖上的壓力使光線通過彎曲而損失，來自電荷耦合器件的輸出信號因而減小甚至消失。這樣就可測出壓力，這種器件可用來構成一種‘壓力墊’（pressure????mat），每當將負載加到壓力墊上，壓力墊就會給出信號。

本發明的一個目的是提供這種型式的器件的替換物。

因此所提供的用于測量參數的裝置包括多色光源;檢測器;光纖以及分析裝置，光纖適合于將從光源發出的多色光傳播到檢測器，光纖被配置成使得待測定參數的變化引起它移動而改變微彎曲量，因此改變了多光色不再約束在光纖內的部分。檢測器適合于檢測由光纖傳播的多個不同波長的多色光強度。分析裝置則用來按照待測定參數解釋檢測器的輸出信號。

不同于前文所述的器件只測量光信號的振幅的先有技術的裝置，根據本發明的裝置獲得了由光纖傳播的光色的變化的指標。當光纖彎曲時，多色光信號的某些波長成分會穿過光纖壁逸出，而其他的波長成分將繼 續被約束在光纖內。這樣，利用微彎曲除了能改變由光纖傳播的光強度外，還能改變光顏色。

方便起見，檢測器適合于監測兩個以上獨立預定波長的入射光線的強度之比。在一種最佳的比較方案中，檢測器至少包括第一和第二光響應元件，第一元件對于波長的響應率不同于第二元件的響應率，從這些光響應元件發出的信號被饋送到分析裝置，分析裝置根據來自光響應元件的信號計算出如色品圖上兩個以上參數表示的由光纖傳播的多色光的顏色。在一種簡便的布置中，采用了兩個不同的光響應元件，各自具有其自己的波長響應特性。另一種方法則是一個或兩個光響應元件含有彩色濾色鏡，以賦予色響應特性，從而需要時容許采用兩個相同的光響應元件。響應率相對于波長/強度曲線最好在至少一部分波長光譜重疊。

通過至少采用第一和第二光響應元件，不同于僅僅檢測兩個以上所選定波長（波長調制）的變化，而是借助估算一選定部分的光譜（色調制）整體的變化來確定光色的變化。因此從光色A（由波長/強度曲線A表示）到光色B（由波長/強度曲線B表示）的變化將能根據這兩條曲線之間的面積計算出來。從而給出‘真實’光色的較完善的分析。波長調制之所以不夠完善在于它是一種根據兩個以上選定波長的曲線之間距離的計算。

名詞‘多色光’本文中是指多波長的輻射，具體地是指既含有可見光又含有紅外線的輻射。而本文中為方便理解起見所用的名詞‘光色’決不是意味著只可以利用可見光。在該裝置采用發射可見光譜以外輻射的光源的情況下，名詞‘光色’指的是輻射的光譜分布。

為了方便起見配置了一個構件，由于待測定參數的變化使至少一部分光纖維靠在該構件上。在一種布置中，該構件是一個縱向延伸的測砧，光纖則毗鄰該構件而配置。可以想象測砧具有不平坦的表面，用以當推壓光纖與該表面接觸時引起微彎曲。

方便起見，光纖包括循著測砧沿第一縱向延伸的第一部分，以及循著測砧沿相反縱向返回的第二部分。可以想象，光纖的第一部分和第二部分互相絞合在一起。另一種方法則是將光纖螺旋地繞在縱向延伸的測砧上。根據一種簡便的布置，測砧呈圓柱形狀。

方便起見配置了用以色調制那部分不再約束在光束內的多色光的裝置，以及用以將色調制光反射到光纖內的裝置。這將用來使多色光信號保持在可接受的高幅值，同時確保仍然由微彎曲改變光線的顏色特征。方便起見，色調制裝置包括毗鄰光纖的彩色濾色鏡，以及反射裝置包括在濾色鏡遠離光纖一面上所配置的反射表面。濾色鏡方便起見形成一圍繞光纖的套管。

本發明還在于一種利用前文所述的裝置測量參數的方法。詳細地說，測量參數的方法包括以下諸步驟：使多色光沿光纖傳播;將光纖配置成使得待測參數的變化引起光纖移動而改變微彎曲量，因此使那部分不再約束在光纖內的多色光發生變化;檢測由光纖傳播的多種波長的多色光強度;以及按照待測參數解釋被檢測的多色光強度。