CN114322806A - 弯曲传感器及其制造方法和***，弯曲检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种弯曲传感器，弯曲传感器制造方法和***，以及所述弯曲传感器的弯曲检测方法，通过在弯曲传感器光纤纤芯的不同位置上刻写不同波长的光纤光栅，以制造弯曲传感器，通过检测所述弯曲传感器反射光的强度变化判断所述弯曲传感器弯曲方向，解决了现有弯曲传感器及其制造方法和***，不能低成本检测弯曲方向的问题。

Description

弯曲传感器及其制造方法和***，弯曲检测方法

技术领域

本发明涉及光电元器件制造技术领域，尤其涉及一种弯曲传感器及其制造方法和***，弯曲检测方法。

背景技术

现有光纤弯曲传感器，主要分别两种，一种为通过检测反射光强度损耗的光纤弯曲传感器，只能识别弯曲程度，不能识别弯曲方向。另一种为特种定制的光纤弯曲传感器，光纤根据特殊需要定做，造价高并且辨别方向能力不强。

因此，制造一种可以识别弯曲方向的低成本弯曲传感器以及提供对应弯曲检测方法成为有待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种弯曲传感器及其制造方法和***，弯曲检测方法，用于解决现有弯曲传感器及其制造方法和***，不能低成本检测弯曲方向的问题。

本发明实施例是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种弯曲传感器，包括：

纤芯；

所述纤芯的第一位置具有若干个第一波长光纤光栅，所述纤芯的第二位置具有若干个第二波长光纤光栅。

进一步的，所述第一位置和第二位置对称设置于距所述纤芯中心一预设距离处。

进一步的，所述弯曲传感器还包括环绕覆盖所述纤芯的光纤包层和涂覆层。

进一步的，所述弯曲传感器贴附于被检测件上，所述第一位置和第二位置对称设置于所述被检测件表面一预设距离处，所述弯曲传感器的弯曲方向顺应所述被检测件的弯曲方向。

本发明实施例还提供一种弯曲传感器的制造方法，所述弯曲传感器包括纤芯以及环绕覆盖所述纤芯的光纤包层和涂覆层，所述制造方法包括：

将所述纤芯固定在所述光纤加工平台上；

控制纤芯以速度v平移，通过飞秒激光器以频率f输出飞秒激光透过所述光纤包层和涂覆层，以在所述纤芯的第一位置刻写形成若干个第一波长光栅，在所述纤芯的第二位置刻写形成若干个第二波长光栅，所述第一位置和第二位置位于距所述纤芯中心一预设距离处。

进一步的，还包括：

通过CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合器件)确认所述飞秒激光光束在所述纤芯上的刻写位置。

本发明实施例还提供一种弯曲传感器的制造***，所述光纤弯曲传感器的制造***包括：

所述光纤，包括纤芯以及环绕覆盖所述纤芯的光纤包层和涂覆层；

光纤加工平台，所述光纤弯曲传感器固定在所述光纤加工平台上；

飞秒激光器，设置在所述光纤加工平台上方；

控制器，用于控制纤芯以速度v平移，控制激光器以频率f输出激光透过所述光纤包层和涂覆层以在所述纤芯的第一位置刻写形成若干个短波长飞秒光栅，在所述纤芯的第二位置刻写形成若干个长波长飞秒光栅，所述第一位置和第二位置位于距所述纤芯中心一预设距离处。

进一步的，还包括：

CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合器件)，用于确认所述飞秒激光光束在所述纤芯上的刻写位置。

进一步的，所述光纤加工平台还包括用于优化所述飞秒激光光束在所述纤芯上刻写质量的盖玻片和折射率匹配液，所述纤芯容置于所述折射率匹配液中，所述盖玻片覆盖在所述折射率匹配液上。

本发明实施例还提供一种弯曲检测方法，所述方法包括：

采用上述所述的弯曲传感器；

在所述光纤弯曲传感器一端输入工作光源；

检测所述工作光源经所述第一波长光纤光栅和第二波长光纤光栅反射回的光强度；

通过所述反射回的光强度变化得到所述弯曲传感器的弯曲度和/或弯曲方向。

进一步的，所述通过所述反射回的光强度变化得到所述弯曲传感器弯曲方向包括：

当所述工作光源经所述第一波长光纤光栅反射回的光强度和经第二波长光纤光栅反射回的光强度同时降低时，判断所述弯曲传感器的弯曲方向为向所述第一位置或第二位置弯曲；

当所述工作光源经所述第一波长光纤光栅反射回的光强度和经第二波长光纤光栅反射回的光强度同时上升时，判断所述弯曲传感器的弯曲方向为远离所述第一位置或第二位置弯曲；

当所述工作光源经所述第一波长光纤光栅反射回的光强度降低或经第二波长光纤光栅反射回的光强度上升时，判断所述弯曲传感器的弯曲方向为向所述第一位置弯曲；

当所述工作光源经所述第一波长光纤光栅反射回的光强度上升或经第二波长光纤光栅反射回的光强度降低时，判断所述弯曲传感器的弯曲方向为向所述第二位置弯曲。

进一步的，所述通过所述反射回的光强度变化得到所述弯曲传感器的弯曲度包括：

通过所述工作光源经所述第一波长光纤光栅反射回的光强度变化值和经第二波长光纤光栅反射回的光强度变化值得到所述弯曲传感器的弯曲度。

本发明实施例提供一种弯曲传感器，弯曲传感器制造方法和***，以及所述弯曲传感器的弯曲检测方法，通过在弯曲传感器光纤纤芯的不同位置上刻写不同波长的光纤光栅，以制造弯曲传感器，通过检测所述弯曲传感器反射光的强度变化判断所述弯曲传感器弯曲方向，解决了现有弯曲传感器及其制造方法和***，不能低成本检测弯曲方向的问题。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明实施例之弯曲传感器的光纤的横截面结构示意图；

图2为本发明实施例之弯曲传感器的光纤的纵截面部分结构示意图；

图3为本发明实施例之弯曲传感器制造***的***示意图；

图4-图8为通过图1和图2中的弯曲传感器判断不同弯曲方向的反射光强度图；

图9为本发明实施例之弯曲传感器制造方法的步骤示意图；

图10为本发明实施例之弯曲检测方法的步骤示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参考图1和图2，本发明实施例中的一种弯曲传感器10，包括：

纤芯11，所述纤芯的第一位置具有若干个第一波长光纤光栅14，所述纤芯的第二位置具有若干个第二波长光纤光栅15。

其中，第一位置和第二位置对称设置于距所述纤芯11中心一预设距离处，具体的，在本实施例中，距所述纤芯11中心上方一预设高度处，所述光纤弯曲传感器10还包括环绕覆盖所述纤芯11的光纤包层12和涂覆层13。

在其他实施例中，第一位置和第二位置对称设置于距所述纤芯11中心下方、左方或者右方一预设距离处。

具体的，如图3所示，通过飞秒激光器60作为工作光源发射波长为520nm的飞秒激光。观察光谱仪(图未示)确定出现两个光栅光谱。

如图1所示，根据位置定义，短波长为左侧光栅，即第一波长光纤光栅14，长波长为右侧光栅，即第二波长光纤光栅15。显微镜40用于CCD 50观察以及压缩飞秒激光到1um级的加工区域。加工激光脉冲能量为150uJ。图中盖玻片31、1.51折射率匹配液32用于优化飞秒光束在纤芯11的质量，保证加工区域为圆点。

飞秒激光逐点刻写法可以通过涂覆层13进行加工。光纤加工部分(盖玻片31、匹配液32、光纤10)固定在三维位移台20，控制三维位移台20平移速度v来选择刻写对应波长λB的光纤光栅。

通过CCD 50与光谱仪确认刻写情况，CCD 50观察激光作用位置，光谱仪确认光栅反射光谱情况。刻写完毕后用笔对光纤传感器10刻写位置的正上方做标志，方便今后对弯曲传感器的加工。

飞秒激光以逐点刻写的方式对单模光纤进行加工。加工区域为纤芯10的两端。刻写的时候高度比纤芯中心高3um。

如图4-图8所示，在弯曲刻写区域通过观察反射光强可以分辨弯曲方向。其中，图4为静止放置的传感器反射光强度图，向所述第一位置或第二位置弯曲，即向上弯曲则反射光强整体下降，如图5所示，为向所述第一位置或第二位置弯曲，即向上弯曲的传感器反射光强度图，其中反射光强相对图4整体下降，远离所述第一位置或第二位置弯曲，即向下弯曲则反射光强整体上升，如图6所示，为向下弯曲的传感器反射光强度图，其中反射光强相对图4整体上升，向左弯曲则短波长光栅反射光强明显下降，长波长光栅反射光强明显上升，如图7所示，为向所述第一位置弯曲，即向左弯曲的传感器反射光强度图，相对图4，其中短波长光栅反射光强明显下降，长波长光栅反射光强明显上升，向所述第二位置弯曲，即向右弯曲则短波长光栅反射光强明显上升，长波长光栅反射光强明显下降，如图8所示，为向右弯曲的传感器反射光强度图，相对图4，其中短波长光栅反射光强明显上升，长波长光栅反射光强明显下降。根据两个光栅变化的对比确认弯曲方向后，再根据各自光功率的强度变化来判断弯曲程度。具体的，根据图4-图8中光栅反射光的强度变化来判断弯曲程度，当光栅反射光的强度变化越大，对应方向的弯曲程度就越大，例如，如图4所示，静止放置的传感器，第一反射光强度约为2300，第二反射光强度约为2000，图5所示的向上弯曲的传感器，第一反射光强度约为1400，第二反射光强度约为1300，光强度变化分别降低700，若光强度降低500则代表弯曲程度相对光强度降低700小，若光强度降低900则代表弯曲程度相对光强度降低700大。

在本实施例中，第一位置和第二位置对称设置于距所述纤芯11中心上方一预设高度处，在其他实施例中，当第一位置和第二位置对称设置于距所述纤芯11中心下方、左方或者右方一预设距离处时，根据图4-图8判断弯曲方向的方法不同，例如，当第一位置和第二位置对称设置于距所述纤芯11中心下方一预设距离时反射光强整体下降代表向下弯曲，反射光强整体上市代表向上弯曲。

本发明实施例提供的弯曲传感器，通过在弯曲传感器光纤纤芯的不同位置上刻写不同波长的光纤光栅，然后通过检测反射光的强度变化判断弯曲方向，解决了现有弯曲传感器及其制造方法和***，不能低成本检测弯曲方向的问题。

对应的，请参考图9，本发明实施例还提供一种弯曲传感器的制造方法，如图1和图2所示，所述光纤弯曲传感器包括纤芯以及环绕覆盖所述纤芯的光纤包层和涂覆层，所述制造方法包括：

S100：将所述纤芯固定在所述光纤加工平台上；

S200：控制纤芯以速度v平移，通过飞秒激光器以频率f输出飞秒激光透过所述光纤包层和涂覆层，以在所述纤芯的第一位置刻写形成若干个短波长飞秒光栅，在所述纤芯的第二位置刻写形成若干个长波长飞秒光栅，所述第一位置和第二位置位于距所述纤芯中心上方一定高度处。

其中，mλB＝2neffΛ；Λ＝v/f；mλB＝2neff*v/f，m为m阶光纤光栅，λB为光纤光栅的反射周期，neff为折射率，Λ为光栅周期，f为激光器重复频率，v为三维位移台平移速度。

S300，通过CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合器件)确认所述飞秒激光光束在所述纤芯上的刻写位置。

具体的，如图3所示，通过飞秒激光器60作为工作光源发射波长为520nm的飞秒激光。观察光谱仪(图未示)确定出现两个光栅光谱。

如图1所示，根据位置定义，短波长为左侧光栅，即第一波长光纤光栅14，长波长为右侧光栅，即第二波长光纤光栅15。显微镜40用于CCD 50观察以及压缩飞秒激光到1um级的加工区域。加工激光脉冲能量为150uJ。图中盖玻片31、1.51折射率匹配液32用于优化飞秒光束在纤芯11的质量，保证加工区域为圆点。

飞秒激光逐点刻写法可以通过涂覆层13进行加工。光纤加工部分(盖玻片31、匹配液32、光纤10)固定在三维位移台20，控制三维位移台20平移速度v来选择刻写对应波长λB的光纤光栅。

通过CCD 50与光谱仪确认刻写情况，CCD 50观察激光作用位置，光谱仪确认光栅反射光谱情况。刻写完毕后用笔对光纤传感器10刻写位置的正上方做标志，方便今后对弯曲传感器的加工。

飞秒激光以逐点刻写的方式对单模光纤进行加工。加工区域为纤芯10的两端。刻写的时候高度比纤芯中心高3um。

如图4-图8所示，在弯曲刻写区域通过观察反射光强可以分辨弯曲方向。其中，图4为静止放置的传感器反射光强度图，向所述第一位置或第二位置弯曲，即向上弯曲则反射光强整体下降，如图5所示，为向所述第一位置或第二位置弯曲，即向上弯曲的传感器反射光强度图，其中反射光强相对图4整体下降，远离所述第一位置或第二位置弯曲，即向下弯曲则反射光强整体上升，如图6所示，为向下弯曲的传感器反射光强度图，其中反射光强相对图4整体上升，向左弯曲则短波长光栅反射光强明显下降，长波长光栅反射光强明显上升，如图7所示，为向所述第一位置弯曲，即向左弯曲的传感器反射光强度图，相对图4，其中短波长光栅反射光强明显下降，长波长光栅反射光强明显上升，向所述第二位置弯曲，即向右弯曲则短波长光栅反射光强明显上升，长波长光栅反射光强明显下降，如图8所示，为向右弯曲的传感器反射光强度图，相对图4，其中短波长光栅反射光强明显上升，长波长光栅反射光强明显下降。根据两个光栅变化的对比确认弯曲方向后，再根据各自光功率的强度变化来判断弯曲程度。具体的，根据图4-图8中光栅反射光的强度变化来判断弯曲程度，当光栅反射光的强度变化越大，对应方向的弯曲程度就越大，例如，如图4所示，静止放置的传感器，第一反射光强度约为2300，第二反射光强度约为2000，图5所示的向上弯曲的传感器，第一反射光强度约为1400，第二反射光强度约为1300，光强度变化分别降低700，若光强度降低500则代表弯曲程度相对光强度降低700小，若光强度降低900则代表弯曲程度相对光强度降低700大。

在本实施例中，第一位置和第二位置对称设置于距所述纤芯11中心上方一预设高度处，在其他实施例中，当第一位置和第二位置对称设置于距所述纤芯11中心下方、左方或者右方一预设距离处时，根据图4-图8判断弯曲方向的方法不同，例如，当第一位置和第二位置对称设置于距所述纤芯11中心下方一预设距离时反射光强整体下降代表向下弯曲，反射光强整体上市代表向上弯曲。

本发明实施例提供的弯曲传感器制造方法及其制造的弯曲传感器，通过在弯曲传感器光纤纤芯的不同位置上刻写不同波长的光纤光栅，以制造弯曲传感器，通过检测所述弯曲传感器反射光的强度变化判断所述弯曲传感器弯曲方向，解决了现有弯曲传感器及其制造方法和***，不能低成本检测弯曲方向的问题。

如图1，图2和图3所示，本发明实施例提供了一种光纤弯曲传感器的制造***，所述光纤弯曲传感器的制造***包括：

光纤弯曲传感器10，包括纤芯11以及环绕覆盖所述纤芯的光纤包层12和涂覆层13；

光纤加工平台20，所述光纤弯曲传感器10固定在所述光纤加工平台20上；

飞秒激光器60，设置在所述光纤加工平台20上方；

控制器70，用于控制纤芯11以速度v平移，控制飞秒激光器60以频率f输出飞秒激光透过所述光纤包层12和涂覆层13以在所述纤芯11的第一位置刻写形成若干个短波长飞秒光栅，在所述纤芯的第二位置刻写形成若干个长波长飞秒光栅，短波长飞秒光栅，即第一波长光纤光栅14，长波长飞秒光栅，即第二波长光纤光栅15所述第一位置和第二位置位于距所述纤芯中心上方一定高度处。

CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合器件)50，用于确认所述飞秒激光光束在所述纤芯11上的刻写位置。

其中，所述光纤加工平台20还包括用于优化所述飞秒激光光束在所述纤芯11上刻写质量的盖玻片31和折射率匹配液32，所述纤芯11容置于所述折射率匹配液32中，所述盖玻片31覆盖在所述折射率匹配液32上。

具体的，如图3所示，通过飞秒激光器60作为工作光源发射波长为520nm的飞秒激光。观察光谱仪(图未示)确定出现两个光栅光谱。

如图1所示，根据位置定义，短波长为左侧光栅，即第一波长光纤光栅14，长波长为右侧光栅，即第二波长光纤光栅15。显微镜40用于CCD 50观察以及压缩飞秒激光到1um级的加工区域。加工激光脉冲能量为150uJ。图中盖玻片31、1.51折射率匹配液32用于优化飞秒光束在纤芯11的质量，保证加工区域为圆点。

飞秒激光逐点刻写法可以通过涂覆层13进行加工。光纤加工部分(盖玻片31、匹配液32、光纤10)固定在三维位移台20，控制三维位移台20平移速度v来选择刻写对应波长λB的光纤光栅。

通过CCD 50与光谱仪确认刻写情况，CCD 50观察激光作用位置，光谱仪确认光栅反射光谱情况。刻写完毕后用笔对光纤传感器10刻写位置的正上方做标志，方便今后对弯曲传感器的加工。

飞秒激光以逐点刻写的方式对单模光纤进行加工。加工区域为纤芯10的两端。刻写的时候高度比纤芯中心高3um。

如图4-图8所示，在弯曲刻写区域通过观察反射光强可以分辨弯曲方向。其中，图4为静止放置的传感器反射光强度图，向上弯曲则反射光强整体下降，如图5所示，为向上弯曲的传感器反射光强度图，其中反射光强相对图4整体下降，向下弯曲则反射光强整体上升，如图6所示，为向下弯曲的传感器反射光强度图，其中反射光强相对图4整体上升，向左弯曲则短波长光栅反射光强明显下降，长波长光栅反射光强明显上升，如图7所示，为向左弯曲的传感器反射光强度图，相对图4，其中短波长光栅反射光强明显下降，长波长光栅反射光强明显上升，向右弯曲则短波长光栅反射光强明显上升，长波长光栅反射光强明显下降，如图8所示，为向右弯曲的传感器反射光强度图，相对图4，其中短波长光栅反射光强明显上升，长波长光栅反射光强明显下降。根据两个光栅变化的对比确认弯曲方向后，再根据各自光功率的强度判断弯曲程度。

本发明实施例提供的弯曲传感器制造***及其制造的弯曲传感器，通过在弯曲传感器光纤纤芯的不同位置上刻写不同波长的光纤光栅，以制造弯曲传感器，通过检测所述弯曲传感器反射光的强度变化判断所述弯曲传感器弯曲方向，解决了现有弯曲传感器及其制造方法和***，不能低成本检测弯曲方向的问题。

如图10所示，本发明实施例提供了一种弯曲检测方法，所述方法包括：

S10：采用本发明实施例中的光纤弯曲传感器。

具体的，请参考图1和图2，本发明实施例中的一种弯曲传感器10，包括：

纤芯11，所述纤芯的第一位置具有若干个第一波长光纤光栅14，所述纤芯的第二位置具有若干个第二波长光纤光栅15。

其中，第一位置和第二位置对称设置于距所述纤芯11中心上方一预设高度处，所述光纤弯曲传感器10还包括环绕覆盖所述纤芯11的光纤包层12和涂覆层13。

S20：在所述光纤弯曲传感器一端输入工作光源。

具体的，如图3所示，通过飞秒激光器60作为工作光源发射波长为520nm的飞秒激光。观察光谱仪(图未示)确定出现两个光栅光谱。

如图1所示，根据位置定义，短波长为左侧光栅，即第一波长光纤光栅14，长波长为右侧光栅，即第二波长光纤光栅15。显微镜40用于CCD 50观察以及压缩飞秒激光到1um级的加工区域。加工激光脉冲能量为150uJ。图中盖玻片31、1.51折射率匹配液32用于优化飞秒光束在纤芯11的质量，保证加工区域为圆点。

飞秒激光逐点刻写法可以通过涂覆层13进行加工。光纤加工部分(盖玻片31、匹配液32、光纤10)固定在三维位移台20，控制三维位移台20平移速度v来选择刻写对应波长λB的光纤光栅。

通过CCD 50与光谱仪确认刻写情况，CCD 50观察激光作用位置，光谱仪确认光栅反射光谱情况。刻写完毕后用笔对光纤传感器10刻写位置的正上方做标志，方便今后对弯曲传感器的加工。

飞秒激光以逐点刻写的方式对单模光纤进行加工。加工区域为纤芯10的两端。刻写的时候高度比纤芯中心高3um。

S30：检测所述工作光源经所述第一波长光纤光栅和第二波长光纤光栅反射回的光强度。

S40：通过所述反射回的光强度变化得到所述弯曲传感器的弯曲度和弯曲方向。

其中，S40：通过所述反射回的光强度变化得到所述弯曲传感器弯曲方向包括：

当所述工作光源经所述第一波长光纤光栅反射回的光强度和经第二波长光纤光栅反射回的光强度同时降低时，判断所述弯曲传感器的弯曲方向为向所述纤芯中心上方弯曲；

当所述工作光源经所述第一波长光纤光栅反射回的光强度和经第二波长光纤光栅反射回的光强度同时上升时，判断所述弯曲传感器的弯曲方向为向所述纤芯中心下方弯曲；

当所述工作光源经所述第一波长光纤光栅反射回的光强度降低或经第二波长光纤光栅反射回的光强度上升时，判断所述弯曲传感器的弯曲方向为向所述第一位置弯曲或向所述纤芯中心左方弯曲；

当所述工作光源经所述第一波长光纤光栅反射回的光强度上升或经第二波长光纤光栅反射回的光强度降低时，判断所述弯曲传感器的弯曲方向为向所述第二位置弯曲或向所述纤芯中心右方弯曲。

在本实施例中，S40：通过所述反射回的光强度变化得到所述弯曲传感器的弯曲度还包括：

通过所述工作光源经所述第一波长光纤光栅反射回的光强度变化值和经第二波长光纤光栅反射回的光强度变化值得到所述弯曲传感器的弯曲度。

如图4-图8所示，在弯曲刻写区域通过观察反射光强可以分辨弯曲方向。其中，图4为静止放置的传感器反射光强度图，向所述第一位置或第二位置弯曲，即向上弯曲则反射光强整体下降，如图5所示，为向所述第一位置或第二位置弯曲，即向上弯曲的传感器反射光强度图，其中反射光强相对图4整体下降，远离所述第一位置或第二位置弯曲，即向下弯曲则反射光强整体上升，如图6所示，为向下弯曲的传感器反射光强度图，其中反射光强相对图4整体上升，向左弯曲则短波长光栅反射光强明显下降，长波长光栅反射光强明显上升，如图7所示，为向所述第一位置弯曲，即向左弯曲的传感器反射光强度图，相对图4，其中短波长光栅反射光强明显下降，长波长光栅反射光强明显上升，向所述第二位置弯曲，即向右弯曲则短波长光栅反射光强明显上升，长波长光栅反射光强明显下降，如图8所示，为向右弯曲的传感器反射光强度图，相对图4，其中短波长光栅反射光强明显上升，长波长光栅反射光强明显下降。根据两个光栅变化的对比确认弯曲方向后，再根据各自光功率的强度变化来判断弯曲程度。具体的，根据图4-图8中光栅反射光的强度变化来判断弯曲程度，当光栅反射光的强度变化越大，对应方向的弯曲程度就越大，例如，如图4所示，静止放置的传感器，第一反射光强度约为2300，第二反射光强度约为2000，图5所示的向上弯曲的传感器，第一反射光强度约为1400，第二反射光强度约为1300，光强度变化分别降低700，若光强度降低500则代表弯曲程度相对光强度降低700小，若光强度降低900则代表弯曲程度相对光强度降低700大。

在本实施例中，第一位置和第二位置对称设置于距所述纤芯11中心上方一预设高度处，在其他实施例中，当第一位置和第二位置对称设置于距所述纤芯11中心下方、左方或者右方一预设距离处时，根据图4-图8判断弯曲方向的方法不同，例如，当第一位置和第二位置对称设置于距所述纤芯11中心下方一预设距离时反射光强整体下降代表向下弯曲，反射光强整体上市代表向上弯曲。

场景实施例

本发明实施例中的弯曲传感器可以应用于以下场景中，弯曲传感器贴附于被检测件上，所述第一位置和第二位置对称设置于所述被检测件表面一预设距离处，所述弯曲传感器的弯曲方向顺应所述被检测件的弯曲方向，当被检测件受力产生弯曲形变时，贴附于被检测件上的弯曲传感器顺应的产生弯曲形变，通过监测弯曲传感器的弯曲方向和程度，便可以判断被检测件的弯曲方向和程度。

本发明实施例提供一种弯曲传感器，弯曲传感器制造方法和***，以及所述弯曲传感器的弯曲检测方法，通过在弯曲传感器光纤纤芯的不同位置上刻写不同波长的光纤光栅，以制造弯曲传感器，通过检测所述弯曲传感器反射光的强度变化判断所述弯曲传感器弯曲方向，解决了现有弯曲传感器及其制造方法和***，不能低成本检测弯曲方向的问题。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种弯曲传感器，其特征在于，包括：

纤芯；

所述纤芯的第一位置具有若干个第一波长光纤光栅，所述纤芯的第二位置具有若干个第二波长光纤光栅。

2.根据权利要求1所述的弯曲传感器，其特征在于，所述第一位置和第二位置对称设置于距所述纤芯中心一预设距离处。

3.根据权利要求2所述的弯曲传感器，其特征在于，所述弯曲传感器还包括环绕覆盖所述纤芯的光纤包层和涂覆层。

4.根据权利要求3所述的弯曲传感器，其特征在于，所述弯曲传感器贴附于被检测件上，所述第一位置和第二位置对称设置于所述被检测件表面一预设距离处，所述弯曲传感器的弯曲方向顺应所述被检测件的弯曲方向。

5.一种弯曲传感器的制造方法，其特征在于，所述弯曲传感器包括纤芯以及环绕覆盖所述纤芯的光纤包层和涂覆层，所述制造方法包括：

将所述纤芯固定在所述光纤加工平台上；

控制纤芯以速度v平移，通过激光器以频率f输出激光透过所述光纤包层和涂覆层，以在所述纤芯的第一位置刻写形成若干个第一波长光栅，在所述纤芯的第二位置刻写形成若干个第二波长光栅，所述第一位置和第二位置位于距所述纤芯中心一预设距离处。

6.根据权利要求5所述的弯曲传感器的制造方法，其特征在于，还包括：

通过CCD确认所述飞秒激光光束在所述纤芯上的刻写位置。

7.一种弯曲传感器的制造***，其特征在于，所述光纤弯曲传感器的制造***包括：

所述光纤，包括纤芯以及环绕覆盖所述纤芯的光纤包层和涂覆层；

光纤加工平台，所述光纤弯曲传感器固定在所述光纤加工平台上；

飞秒激光器，设置在所述光纤加工平台上方；

控制器，用于控制纤芯以速度v平移，控制飞秒激光器以频率f输出飞秒激光透过所述光纤包层和涂覆层以在所述纤芯的第一位置刻写形成若干个短波长飞秒光栅，在所述纤芯的第二位置刻写形成若干个长波长飞秒光栅，所述第一位置和第二位置位于距所述纤芯中心一预设距离处。

8.根据权利要求7所述的弯曲传感器的制造***，其特征在于，还包括：

CCD，用于确认所述飞秒激光光束在所述纤芯上的刻写位置。

9.根据权利要求8所述的弯曲传感器的制造***，其特征在于，所述光纤加工平台还包括用于优化所述飞秒激光光束在所述纤芯上刻写质量的盖玻片和折射率匹配液，所述纤芯容置于所述折射率匹配液中，所述盖玻片覆盖在所述折射率匹配液上。

10.一种弯曲检测方法，其特征在于，所述方法包括：

采用如权利要求1或4所述的弯曲传感器；

在所述光纤弯曲传感器一端输入工作光源；

检测所述工作光源经所述第一波长光纤光栅和第二波长光纤光栅反射回的光强度；

通过所述反射回的光强度变化得到所述弯曲传感器的弯曲度和/或弯曲方向。

11.根据权利要求10所述的弯曲检测方法，其特征在于，所述通过所述反射回的光强度变化得到所述弯曲传感器弯曲方向包括：

当所述工作光源经所述第一波长光纤光栅反射回的光强度和经第二波长光纤光栅反射回的光强度同时降低时，判断所述弯曲传感器的弯曲方向为向所述第一位置或第二位置弯曲；

当所述工作光源经所述第一波长光纤光栅反射回的光强度和经第二波长光纤光栅反射回的光强度同时上升时，判断所述弯曲传感器的弯曲方向为远离所述第一位置或第二位置弯曲；

当所述工作光源经所述第一波长光纤光栅反射回的光强度降低或经第二波长光纤光栅反射回的光强度上升时，判断所述弯曲传感器的弯曲方向为向所述第一位置弯曲；

当所述工作光源经所述第一波长光纤光栅反射回的光强度上升或经第二波长光纤光栅反射回的光强度降低时，判断所述弯曲传感器的弯曲方向为向所述第二位置弯曲。

12.根据权利要求11所述的弯曲检测方法，其特征在于，所述通过所述反射回的光强度变化得到所述弯曲传感器的弯曲度包括：

通过所述工作光源经所述第一波长光纤光栅反射回的光强度变化值和经第二波长光纤光栅反射回的光强度变化值得到所述弯曲传感器的弯曲度。

Images