專利名稱：一種光學(xué)探測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光探測，特別是涉及一種利用光無源器件進(jìn)行探測的系統(tǒng)，用于開關(guān)
量的監(jiān)測。
背景技術(shù)：
在實(shí)際工程中有許多開關(guān)量的監(jiān)測，比如一些工井中的超水位報(bào)警、門禁開關(guān)報(bào) 警等，甚至包括一些計(jì)數(shù)器的應(yīng)用比如道路通過車輛計(jì)數(shù)等。在實(shí)際的工程應(yīng)用中，經(jīng)常出 現(xiàn)由于被探測點(diǎn)大都處在較遠(yuǎn)的距離或者分布于較大的范圍內(nèi)，如遍布整個(gè)城市或者處在 城際間，如果采用傳統(tǒng)電氣式傳感器探測，會(huì)帶來監(jiān)測點(diǎn)沿線的供電問題與信號(hào)傳輸問題。 在長距離的供電系統(tǒng)中，需要較長的供電電纜與繁多的電壓轉(zhuǎn)換設(shè)備，工程比較復(fù)雜且成 本昂貴。而且傳統(tǒng)的電氣式傳感器信號(hào)的長距離傳輸需要同軸電纜加多級(jí)放大設(shè)備，同樣 也存在成本較大的問題。因此除非特別重要的位置外，通常沒有對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行專門的監(jiān) 在某些特殊的場合下如強(qiáng)電電纜隧道內(nèi)或者某些對(duì)外部電十分敏感的倉庫、油 庫、軍火庫等，電氣式傳感器以及電信號(hào)的傳輸都不適用。 同樣，在現(xiàn)有的安防系統(tǒng)中，入侵探測一般采用紅外對(duì)射傳感器，入侵對(duì)象通過時(shí) 會(huì)造成的紅外信號(hào)的阻斷從而給出入侵報(bào)警。但是現(xiàn)有的紅外對(duì)射傳感器同樣也會(huì)遇到上 述供電的問題，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于供電無法配套導(dǎo)致最后系統(tǒng)的許多組件和功能無法實(shí)現(xiàn)的 情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種光學(xué)探測系 統(tǒng)。利用本發(fā)明的探測系統(tǒng)，在距離較遠(yuǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)光無源探測開光量的效果，同時(shí)降低 探測的危險(xiǎn)性。 本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下 —種光學(xué)探測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)由光源、光連接器、光探測器、信號(hào)處理單 元、光纖、透鏡及反射器件組成，由光源發(fā)出的光線經(jīng)過所述的光連接器入射至光纖中，經(jīng) 由光纖傳播，在光纖端頭出射；光纖內(nèi)出射的光再經(jīng)透鏡折射后至所述的反射器件上；所 述的光纖端頭位于透鏡的焦平面處，所述反射器件反射回的光線，再經(jīng)透鏡折射后，入射至 光纖內(nèi)，反射光經(jīng)過光連接器傳至光探測器中，所述的光探測器在正常狀態(tài)下接收反射光， 當(dāng)所述透鏡與所述反射器件之間的空間光束被阻擋時(shí)，光探測器不能接收反射光，給出報(bào) 警信號(hào)。 所述的光源為激光器、或?yàn)榘l(fā)光二極管。 所述的光連接器為光耦合器、或?yàn)楣猸h(huán)形器、或?yàn)楣夥质R。 所述的光探測器為光電二極管、或?yàn)楣饷綦娮琛?所述的透鏡為光學(xué)單透鏡、或?yàn)槎鄠€(gè)透鏡組成的透鏡組。
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所述的透鏡為非球面透鏡、或?yàn)樽跃劢雇哥R。 所述的光纖為單模光纖、或?yàn)槎嗄９饫w。 所述的光纖端頭拋光的角度為O。、或?yàn)?° 。 所述的反射器件為反射鏡片、或?yàn)榻清F、或?yàn)榻清F陣列。 所述的反射器件為透鏡和位于其焦平面處的反射鏡片的組合。 所述的反射器件為0. 25節(jié)距的自聚焦透鏡，在其一個(gè)端面鍍有高反膜。 基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)帶來了如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn) 光源發(fā)出的光信號(hào)由光纖傳輸至監(jiān)測遠(yuǎn)端，通過透鏡將光纖內(nèi)的光轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g平 行光，然后傳輸至反射器件，反射器件將光束原路反射回，再通過透鏡進(jìn)入光纖內(nèi)并通過光 纖傳輸至光探測器中，這樣在正常狀態(tài)下，會(huì)一直有固定的光信號(hào)達(dá)到光探測器，當(dāng)外界物 體經(jīng)過透鏡和反射器件之間時(shí)，會(huì)造成光路被阻斷，這樣就沒有光信號(hào)返回光探測器，通過 電路判斷后，達(dá)到傳感的目的。 本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)電氣傳感系統(tǒng)同樣的功能，并且在傳輸路線中及系統(tǒng)遠(yuǎn) 端均不需要供電，信號(hào)傳輸不受外部信號(hào)干擾，利用成熟的光復(fù)用技術(shù)可以利用多個(gè)探頭 組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，因此具有極大的優(yōu)勢。
l系統(tǒng)的實(shí)施例l結(jié)構(gòu)示意圖, l系統(tǒng)的實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖, l系統(tǒng)的實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖, l系統(tǒng)的實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意圖,


圖1是本發(fā)明一種光學(xué)探效
圖2是本發(fā)明一種光學(xué)探效
圖3是本發(fā)明一種光學(xué)探效
圖4是本發(fā)明 一種光學(xué)探效
其中， 1-發(fā)光二極管 2-光纖耦合器 3-單模光纖 4-光纖端頭5-非球面塑料透 鏡 6-反射鏡片 7-光電二極管 8-信號(hào)處理單元 9-激光二極管 10-光環(huán)形器 11-斜8°光纖端頭12-雙膠合透鏡13-角錐14-光敏電阻15-激光器16-分束器 17-多模光纖18-第一單透鏡19-第二單透鏡20-高反膜片21-自聚焦透鏡22- — 個(gè)端面鍍高反膜的0. 25節(jié)距自聚焦透鏡
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明的一種光學(xué)探測系統(tǒng)做進(jìn)一步的詳細(xì) 說明，但不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。 本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)包括光源、光連接器、光探測器、光纖、透鏡及反射器件。
由光源發(fā)出的光線經(jīng)過所述的光連接器入射至光纖中，經(jīng)由光纖傳播，在光纖端 頭出射至空氣中。光纖內(nèi)出射的發(fā)散光再經(jīng)透鏡折射后成為平行光至所述的反射器件上。 為了達(dá)到發(fā)散光出射后成為平行光，將所述的光纖端頭布置于透鏡的焦平面處。反射器件 將射來的平行光按照原來的光路反射回去，反射回的光線經(jīng)透鏡折射后，經(jīng)光纖端頭入射 至光纖內(nèi)傳播，在光纖內(nèi)的反射光經(jīng)過光連接器傳至光探測器中。所述的光探測器在正常 狀態(tài)下接收反射光，當(dāng)所述透鏡與所述反射器件之間的空間光束被阻擋時(shí)，光探測器不能 接收反射光，給出報(bào)警信號(hào)，作為對(duì)開關(guān)量監(jiān)測的一種有效替代。
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實(shí)施例1 本實(shí)施例用來實(shí)現(xiàn)對(duì)距離控制室5km處工井下設(shè)施進(jìn)行入侵探測和報(bào)警。
本實(shí)施例中光學(xué)探測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖1是本發(fā)明一種光學(xué)探測系統(tǒng)的 實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可以看出，本發(fā)明采用了工作波長為1550nm的發(fā)光二極管1作 為光源，其發(fā)出的紅外光經(jīng)光纖耦合器2和單模光纖3傳輸至遠(yuǎn)端，經(jīng)光纖端頭4出射的發(fā) 散光通過非球面塑料透鏡5變?yōu)榭臻g中的平行光束或近似平行光束，反射鏡片6將光束反 射回非球面塑料透鏡5，并且重新入射至光纖端頭4并沿單模光纖3傳輸回光纖耦合器2再 由光電二極管7接收，轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)，信號(hào)處理單元8將此電信號(hào)進(jìn)行大小判斷后給 出是否報(bào)警的指令。 在正常的狀態(tài)下會(huì)有恒定光強(qiáng)的光返回光探測器，因此有恒定的電信號(hào)輸出，當(dāng) 透鏡與反射器件之間的空間光路被阻斷時(shí)，返回的光信號(hào)大大減小，因此光電二極管輸出 的電信號(hào)也大大減小，通過信號(hào)判斷電路，就可以得到外界入侵信息。 本實(shí)施例用在長距離入侵的探測，并且可以集成多個(gè)探頭進(jìn)行復(fù)用，進(jìn)而組成完 整的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，不僅可以成功達(dá)到預(yù)期效果。并且在與傳統(tǒng)的入侵探測方法比較時(shí)，還具有 很大的成本優(yōu)勢。
實(shí)施例2 圖2是本發(fā)明一種光學(xué)探測系統(tǒng)的實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例用來監(jiān)測長達(dá) 7Km的隧道內(nèi)工位的水位。它采用了工作波長為1310nm的激光二極管9作為光源，其發(fā)出 的激光經(jīng)光環(huán)形器10后由單模光纖3傳輸至探測遠(yuǎn)端。單模光纖3傳播的光線經(jīng)8。拋光 的光纖端頭11出射的發(fā)散光通過雙膠合透鏡12變?yōu)榭臻g中的近似平行光束，角錐13將光 束反射回雙膠合透鏡12，并且重新入射至8。拋光的光纖端頭11并沿單模光纖3傳輸回光 環(huán)形器10并由光敏電阻14接收，接收到的信號(hào)經(jīng)判斷電路后給出報(bào)警信息。
實(shí)施例3 圖3是本發(fā)明一種光學(xué)探測系統(tǒng)的實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖。激光器15發(fā)出的光經(jīng) 由分束器16后部分進(jìn)入多模光纖17，多模光纖17端頭發(fā)出的發(fā)散光經(jīng)第一單透鏡18后 變?yōu)榭臻g光束，第二單透鏡19將此空間光束聚焦在反射片20上，反射片20將光束反射回 并依次通過第二單透鏡19和第一單透鏡18后進(jìn)入多模光纖17內(nèi)并沿多模光纖17原路返 回，由分束器16將部分光信號(hào)傳輸至光電二極管7，并通過判斷電路實(shí)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)處理。
實(shí)施例4 圖4為本發(fā)明的一種光學(xué)探測系統(tǒng)的實(shí)施例4示意圖。本實(shí)施例與實(shí)施例2的結(jié)
構(gòu)和工作原理基本相同，不同之處在于將光纖射出的發(fā)散光變?yōu)榭臻g平行光束的透鏡為
自聚焦透鏡21，一個(gè)端面鍍高反膜的0. 25節(jié)距自聚焦透鏡22作為反射器件。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡
依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
一種光學(xué)探測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)由光源、光連接器、光探測器、信號(hào)處理單元、光纖、透鏡及反射器件組成，由光源發(fā)出的光線經(jīng)過所述的光連接器入射至光纖中，經(jīng)由光纖傳播，在光纖端頭出射；光纖內(nèi)出射的光再經(jīng)透鏡折射后至所述的反射器件上；所述的光纖端頭位于透鏡的焦平面處，所述反射器件反射回的光線，再經(jīng)透鏡折射后，入射至光纖內(nèi)，反射光經(jīng)過光連接器傳至光探測器中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)探測系統(tǒng)，其特征在于，所述的光源為激光器、或?yàn)?發(fā)光二極管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)探測系統(tǒng)，其特征在于，所述的光連接器為光耦合 器、或?yàn)楣猸h(huán)形器、或?yàn)楣夥质R。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)探測系統(tǒng)，其特征在于，所述的光探測器為光電二 極管、或?yàn)楣饷綦娮琛?br> 5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)探測系統(tǒng)，其特征在于，所述的透鏡為光學(xué)單透鏡、 或?yàn)槎鄠€(gè)透鏡組成的透鏡組。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)探測系統(tǒng)，其特征在于，所述的透鏡為非球面透鏡、 或?yàn)樽跃劢雇哥R。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種光學(xué)探測系統(tǒng)，其特征在于，所述的光纖端頭拋光的 角度為0° 、或?yàn)?° 。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)探測系統(tǒng)，其特征在于，所述的反射器件為反射鏡 片、或?yàn)榻清F、或?yàn)榻清F陣列。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)探測系統(tǒng)，其特征在于，所述的反射器件為透鏡和 位于其焦平面處的反射鏡片的組合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種光學(xué)探測系統(tǒng)，其特征在于，所述的反射器件為O. 25節(jié) 距的自聚焦透鏡，在其一個(gè)端面鍍有高反膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由光源、光連接器、光探測器、光纖、透鏡及反射器件組成，由光源發(fā)出的光線經(jīng)過所述的光連接器入射至光纖中，經(jīng)由光纖傳播，在光纖端頭出射；光纖內(nèi)出射的光再經(jīng)透鏡折射后至所述的反射器件上；所述的光纖端頭位于透鏡的焦平面處，所述反射器件反射回的光線，再經(jīng)透鏡折射后，入射至光纖內(nèi)，反射光經(jīng)過光連接器傳至光探測器中；所述的光探測器在正常狀態(tài)下接收反射光，當(dāng)所述透鏡與所述反射器件之間的空間光束被阻擋時(shí)，光探測器不能接收反射光，給出報(bào)警信號(hào)。本發(fā)明在傳輸路線中及系統(tǒng)遠(yuǎn)端均不需要供電，信號(hào)傳輸不受外部信號(hào)干擾，并可利用成熟的光復(fù)用技術(shù)可以利用多個(gè)探頭組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號(hào)G01V8/16GK101750634SQ20081020737
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者張成先, 李傳文, 楊峰, 趙浩 申請(qǐng)人:上海波匯通信科技有限公司