电流式双向弯曲传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了涉及传感器技术领域的电流式双向弯曲传感器，解决了无法测量双向的弯曲程度的问题。其技术方案要点是包括光发射组件、光接收组件和具有柔性的光导元件，光导元件在双向弯曲过程中光导元件的光通量的变化具有单调性，光发射组件和光接收组件分别固定的安装于光导元件的两端，光发射组件包括发光元件，光接收组件包括光接收元件，发光元件和光接收元件分别位于光导元件的两端处。光导元件的光通量与双向弯曲程度一一对应，光导元件随被测物的弯曲而弯曲，使光导元件的光通量发生变化，经过光通量变化后的光再被光接收元件接收，利用光接收元件转化为电流信号，从而实现检测被测物双向弯曲程度的功能。

Current type bidirectional bending sensor

【技术实现步骤摘要】
电流式双向弯曲传感器
本技术涉及传感器
，特别涉及电流式双向弯曲传感器。
技术介绍
传感器是一种检测装置，能采集到被测量的信息，并能按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。弯曲传感器是用于检测被测物弯曲程度的传感器，市场上常见中的弯曲传感器中，有电阻式传感器，通过电阻式传感器在弯曲过程中电阻的变化测量弯曲的程度，但传统电阻传感式的测量方案只能测量单向的弯曲程度，无法测量双向的弯曲程度。
技术实现思路
本技术的目的在于提供电流式双向弯曲传感器，具有能够测量双向的弯曲程度的效果。本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：电流式双向弯曲传感器，包括光发射组件、光接收组件和具有柔性的光导元件，所述光导元件在双向弯曲过程中光导元件的光通量的变化具有单调性，所述光发射组件和光接收组件分别固定的安装于光导元件的两端，所述光发射组件包括发光元件，所述光接收组件包括光接收元件，所述发光元件和光接收元件分别位于光导元件的两端处。进一步的：所述发光元件为发光量与驱动电流成正比关系的有源发光器件。进一步的：所述发光元件为发光二极管。进一步的：所述光接收元件为在电源电压不变的情况下输出电流与光接收元件表面接收到的光通量成正比关系的有源光通量探测器件。进一步的：所述光接收元件为光敏三极管。进一步的：所述光发射组件与光导元件之间设有第一连接件，所述第一连接件为固体，所述第一连接件设有容纳光发射组件的第一开口，所述第一连接件设有容纳光导元件的一端且贯通至第一开口的第一连接孔，所述第一连接件分别与光发射组件和光导元件通过透明的粘接剂刚性粘接。进一步的：所述光接收组件与光导元件之间设有第二连接件，所述第二连接件为固体，所述第二连接件设有容纳光接收组件的第二开口，所述第二连接件设有容纳光导元件的一端且贯通至第二开口的第二连接孔，所述第二连接件分别与光接收组件和光导元件通过透明的粘接剂刚性粘接。进一步的：所述光导元件包括导光件本体，所述导光件本体为折射率大于1且具有柔性的材料，所述导光件本体包括至少1个单位长度段；在所述单位长度段内：所述导光件本体设有光线逸散槽和回音壁阻断槽，所述光线逸散槽和回音壁阻断槽均沿导光件本体的长度方向延伸，所述光线逸散槽深度小于导光件本体宽度的1/20，所述回音壁阻断槽的深度不超过光线逸散槽的深度，所述光线逸散槽内表面积不小于回音壁阻断槽内表面积的4倍，所述导光件本体的至少1处横截面中心位于光线逸散槽表面几何中心与回音壁阻断槽表面几何中心的连线上；所述导光件本体外部设有包层，所述导光件本体、光线逸散槽和回音壁阻断槽表面均与包层内表面贴合，所述包层外表面为平整且连续的表面，所述包层的折射率小于导光件本体的折射率。综上所述，本技术具有以下有益效果：通过光发射组件的发光元件给光导元件提供光源，光从发光元件经过光导元件并照射到光接收组件的光接收元件上。当发光元件发出的光量恒定时，光导元件的光通量与弯曲程度一一对应。光导元件随被测物的弯曲而弯曲，使光导元件的光通量发生变化，经过光通量变化后的光再被光接收元件接收，利用光接收元件转化为信号，从而实现检测被测物弯曲程度的功能。因为光导元件在双向弯曲过程中光导元件的光通量的变化具有单调性，使被测物的弯曲的角度也跟光导元件的弯曲程度一一对应，进而可通过光接收元件通过接收到的光转化的信号获取到被测物的弯曲方向和角度，从而实现双向弯曲检测的效果，从而有效提高了检测效果和应用场合范围，在角度测量上十分方便，同时还具有较高的测量精度。在电源电压不变的情况下，光接收组件输出电流与表面接收到的光通量成正比关系，即输出电流与弯曲程度一一对应，从而能通过电流的大小，判断被测物的弯曲方向和角度。通过光线逸散槽和回音壁阻断槽的设置，使得光导元件无论是沿光线逸散槽到回音壁阻断槽的方向还是沿回音壁阻断槽到光线逸散槽的方向弯曲时，都能通过光线逸散槽或回音壁阻断槽影响光路的几何模型，使得光路的几何模型与弯曲损耗振荡现象的几何模型不匹配，从而消除双向弯曲的弯曲损耗振荡现象。因此，导光件本体向两个不同的方向弯曲光通量都因为消除弯曲损耗振荡现象而使得光通量呈单调变化。并且，导光件本体从平直状态向单一方向弯曲的过程中，或是从弯曲的状态沿单一方向伸展至平直状态的过程中，光通量也都是呈单调变化。当导光件本体处于平直状态时，由于存在光线逸散槽与回音壁阻断槽，使得导光件本体在处于平直状态时有一部分的光通量被损耗；当导光件本体向光线逸散槽的一侧弯曲时，从光线逸散槽耗散的光量是减少的，而从回音壁阻断槽耗散的光量反而增加，由于光线逸散槽内表面积总和大于回音壁阻断槽内表面积总和，因此引起光通量变化的主要因素是光线逸散槽，光通量是随导光件本体向光线逸散槽的一侧弯曲而单调增加的；当导光件本体向回音壁阻断槽的一侧弯曲时，有更多的光线从光线逸散槽逸出皮层而耗散，而从回音壁阻断槽逸出皮层的光线减少，由于光线逸散槽内表面积总和大于回音壁阻断槽内表面积总和，因此引起光通量变化的主要因素是光线逸散槽，光通量是随导光件本体向回音壁阻断槽的一侧弯曲而单调减少的。从而使得导光件本体无论是沿回音壁阻断槽向光线逸散槽的方向弯曲还是沿光线逸散槽向回音壁阻断槽的方向弯曲时，导光件本体的光通量变化是呈单调变化的，并且这种变化是连续变化的。从而使得该光导元件应用于传感器检测双向弯曲程度时能具有较好的测量效果，并且能具有更广阔的可应用场合。光线逸散槽与回音壁阻断槽的深度均比纤芯半径小一个数量级，当导光件本体弯曲时，光导元件的总体损耗是近似等效于叠加了宏弯损耗与微弯损耗的，因此随光导元件弯曲，光通量的变化是显著的。光接收元件接收的光量变化显著，使得光接收组件输出的信号变化也是显著的，从而能够获得精度更高的检测数据。由于导光件本体外部包裹包层，且包层外表面平整连续，因此光导元件外形是处处一致连续平坦的，整体结构致密，其弹性、韧性、抗拉等机械特性与常规光纤近似一致，保证了测量效果和使用寿命。因此，上述中的新型光导元件及其制作方法相比于常规光纤，在没有牺牲导光件本体寿命的前提下，达到了光通量随双向弯曲显著单调变化的目的。附图说明图1是实施例1中光线逸散槽和回音壁阻断槽的剖视图；图2是实施例1中光线逸散槽的结构示意图；图3是实施例1中回音壁阻断槽的结构示意图；图4是实施例1中导光件本体的横截面结构示意图；图5是实施例1中光导元件自然平直状态时的光路示意图；图6是实施例1中光导元件向靠近回音壁阻断槽一侧弯曲时的光路示意图；图7是实施例1中光导元件向靠近光线逸散槽一侧弯曲时的光路示意图；图8是实施例2中光线逸散槽和回音壁阻断槽的剖视图；图9是实施例3中光线逸散槽的结构示意图；图10是实施例3中回音壁阻断槽的结构示意图；图11是实施例4中光线逸散槽和回音壁阻断槽的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电流式双向弯曲传感器，其特征在于：包括光发射组件(21)、光接收组件(22)和具有柔性的光导元件，所述光导元件在双向弯曲过程中光导元件的光通量的变化具有单调性，所述光发射组件(21)和光接收组件(22)分别固定的安装于光导元件的两端，所述光发射组件(21)包括发光元件，所述光接收组件(22)包括光接收元件，所述发光元件和光接收元件分别位于光导元件的两端处。/n

【技术特征摘要】
1.电流式双向弯曲传感器，其特征在于：包括光发射组件(21)、光接收组件(22)和具有柔性的光导元件，所述光导元件在双向弯曲过程中光导元件的光通量的变化具有单调性，所述光发射组件(21)和光接收组件(22)分别固定的安装于光导元件的两端，所述光发射组件(21)包括发光元件，所述光接收组件(22)包括光接收元件，所述发光元件和光接收元件分别位于光导元件的两端处。


2.根据权利要求1所述的电流式双向弯曲传感器，其特征在于：所述发光元件为发光量与驱动电流成正比关系的有源发光器件。


3.根据权利要求2所述的电流式双向弯曲传感器，其特征在于：所述发光元件为发光二极管。


4.根据权利要求1所述的电流式双向弯曲传感器，其特征在于：所述光接收元件为在电源电压不变的情况下输出电流与光接收元件表面接收到的光通量成正比关系的有源光通量探测器件。


5.根据权利要求4所述的电流式双向弯曲传感器，其特征在于：所述光接收元件为光敏三极管。


6.根据权利要求1所述的电流式双向弯曲传感器，其特征在于：所述光发射组件(21)与光导元件之间设有第一连接件(15)，所述第一连接件(15)为固体，所述第一连接件(15)设有容纳光发射组件(21)的第一开口，所述第一连接件(15)设有容纳光导元件的一端且贯通至第一开口的第一连接孔，所述第一连接件(15)分别与光发射组件(21)和光导元件通过透明的粘接剂刚性粘接。


7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：于维佳，李思，彭鑫，潘羽，秦臻，
申请(专利权)人：呜啦啦广州科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44