本实用新型涉及光纤技术领域，更具体地，涉及一种基于光电传感器的光纤测长装置及光纤环绕制装置。
背景技术：
随着光纤技术在民用和军事领域的不断发展，光纤长度的准确测量在光纤通信和光纤传感系统中起着越来越重要的作用。现有的光纤测量装置主要有低同调光反射测量仪、光时域反射计、光频域反射计、光相干域反射测量仪等。
光纤环在绕制过程中，需要精确测量绕制到光纤环上每层光纤的长度，这个测量过程必须是在线的；并且由于光纤很细，直径约0.15mm，而且是透明的，受力大还容易断。因此，在线测量方法十分有限。上述测量装置均不适用，并且测量不方便，测量精度不高。
目前国内现有绕环机，对光纤长度的计量大多利用光纤绕制圈数来计算光纤长度，光纤的直径和每层光纤的绕制半径是根据理论设计值来设定的。而在实际绕环过程中，由于填充胶、光纤直径误差以及排纤不规则的影响，设定半径与实际半径有一定的误差，因此，就会造成光纤长度计量误差。由于光纤本身透明、直径小、对电磁不敏感，绕制过程中不能断开，因此，采用常规的测长、测速传感器无法实现光纤的在线精密测长。
技术实现要素：
本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种测量精度高、测量方便、能够实现在线测量的基于光电传感器的光纤测长装置。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：
提供一种基于光电传感器的光纤测长装置，包括可旋转的摩擦轮、光电传感器以及信号细分处理模块；所述摩擦轮上环绕圆心均匀设有通孔；所述光电传感器的透光遮光位置与摩擦轮的通孔位置相对应，摩擦轮转动时，光电传感器的射出光线能随其旋转而实现周期性穿过通孔；所述光电传感器的输出端连接信号细分处理模块，其输出信号通过信号细分处理模块进行细分处理。
本方案中，光纤绕过具有90度包角的摩擦轮；如果摩擦轮与光纤的滑动摩擦可以忽略的话，在绕环时，光纤所移动的距离即光纤绕过的长度L，与摩擦轮所转过的角度θ具有对应关系：L＝θ·R，式中R为光纤绕过摩擦轮处的半径。就可以通过测量摩擦轮转过角度的方法计算出光纤的长度。经过发明人大量试验发现，在现有绕环机上，绕环过程中，如果主轴倍率小于0.7或绕环张力不小于10克，摩擦轮与光纤的滑动误差小于0.02％，此误差在计算光纤长度时可以忽略。本装置就是基于上述原理，精确测量摩擦轮转过的角度，计算出绕过摩擦轮的光纤长度，其测量精度高。本方案中，光纤绕过转动的摩擦轮，摩擦轮的通孔对地位置随摩擦轮的转动而转动，光电传感器的射出光线随通孔对地位置变化而周期性交替呈现透光和遮光状态；其状态经过信号细分处理模块进行处理后以方波形式显示，通过方波信号可以计算出摩擦轮转过的角度，从而根据上述公式L＝θ·R计算出光纤长度。本方案在线测量方案测量精度高、测量方便。
进一步地，为了使传感器输出信号规律以提高测量精度，所述通孔的截面为圆形，所述光电传感器的射出光线穿过摩擦轮的位置和通孔截面的圆心在与摩擦轮同圆心的圆的同一圆周上。
进一步地，所述光电传感器包括用于测量摩擦轮旋转角度的测量传感器、用于校验测量传感器的参考传感器。本方案通过设置参考传感器对测量传感器进行校验，进一步提高了测量的可靠性。
进一步地，所述参考传感器相对于测量传感器的位置为设置在使两种传感器输出的信号在相位上为正交的位置。
进一步地，所述信号细分处理模块集成于电控盒，所述电控盒还包括控制光纤测长装置开闭的电源开关。通过控制电源开关，实现光纤测量的启动和停止。
进一步地，所述信号细分处理模块采用具有细分处理功能并能显示的细分读数表。
进一步地，所述电控盒设有串口接口，所述细分读数表通过串口接口外接上位机。
进一步地，所述通孔为80个。当摩擦轮转动一周时，光电传感器变化80个周期。
进一步地，所述光电传感器采用对射型凹槽式光电传感器。可将摩擦轮卡入凹槽之间，方便安装。
本实用新型的另一目的在于提供一种光纤环绕制装置，包括了上述的光纤测长装置。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本基于光电传感器的光纤测长装置可在线测量光纤长度，测量精度高、可靠性好，测量方便、结构精简且易于实现。
附图说明
图1为光纤环绕制装置上摩擦轮与张力轮示意图。
图2为实施例1摩擦轮与光电传感器的安装示意图。
图3为实施例1摩擦轮的结构示意图。
图4为实施例1光电传感器的结构示意图。
图5为实施例1的电控盒的结构示意图。
图6为两路光电传感器的输出电压波形图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图2至图5所示，本实施例提供一种基于光电传感器的光纤测长装置，包括可旋转的摩擦轮1、光电传感器2以及信号细分处理模块；摩擦轮1上环绕圆心均匀设有通孔11；光电传感器2的透光遮光位置与摩擦轮的通孔11位置相对应，摩擦轮1转动时，光电传感器2的射出光线能随其旋转而实现周期性穿过通孔11；光电传感器2的输出端连接信号细分处理模块，其输出信号通过信号细分处理模块进行细分处理。通孔的截面为圆形，光电传感器的射出光线穿过摩擦轮的位置和通孔截面的圆心在与摩擦轮同圆心的圆的同一圆周上。
光电传感器包括用于测量摩擦轮旋转角度的测量传感器21、用于校验测量传感器的参考传感器22。参考传感器22相对于测量传感器21的位置为设置在使两种传感器输出的信号在相位上为正交的位置。光电传感器采用对射型凹槽式光电传感器。可将摩擦轮卡入对射型凹槽式光电传感器的凹槽之间，通过支架安装在摩擦轮的相应位置，方便安装。光电传感器的透光/遮光位置与摩擦轮边缘的通孔位置相对应，本实施例中透光的通孔为80个。
信号细分处理模块集成于电控盒3，电控盒3还包括控制光纤测长装置开闭的电源开关31。通过控制电源开关31，实现光纤测量的启动和停止。
本实施例中，信号细分处理模块采用具有细分处理功能并能显示的细分读数表32。
本实施例中的细分读数表32采用恒嘉瑞拓的XSN/8型读数表，完成对传感器信号的处理及显示。读数表技术参数如表1所示。
表1XSN/8读数表技术参数表
本实施例的工作原理如下：
光纤测长装置可设置在光纤环绕制装置中，进行光纤长度在线测量。如图1所示，在光纤绕环时，光纤绕过张力轮4后，再绕过摩擦轮，然后经过胶槽。
当摩擦轮转动时，由于小孔及轮边缘的透光/遮光作用，传感器将输出相应的方波信号，调整参考传感器22和测量传感器21的相对位置，使两个传感器电压输出波形如图6所示，摩擦轮每转过1周，每个传感器变化80个周期。
由于两路传感器输出的信号在相位上是正交的，是根据光栅测长原理，利用后续电路或软件对两路信号进行处理，可以用来细分、计数及辨向。通过细分处理，可以提高测量分辨力目的。如果对信号进行四细分处理，在1个方波周期内可以输出4个脉冲计数，则摩擦轮每转过1周，测量装置将输出320个计数。根据摩擦轮尺寸参数，摩擦轮每转过1周，对应光纤长度为L＝π·D。
若按设计精确计算：则细径光纤(0.18mm)L＝π·D＝3.14×53.68＝168.6407mm；粗径光纤(0.25mm)L＝π·D＝3.14×53.75＝168.8606mm；每个计数对应光纤长度为δ，细径δ＝2.108，四细分后δ＝0.527mm，粗径δ＝2.1107，四细分后δ＝0.52769mm，即此时装置的测量分辨力为δ。读数表显示的计数值可以通过RS232串口读入上位机中，对测量数据进行存储、计算。上位机还可以通过串口对读数表进行存储器清零、置数等操作。
本实施例的光纤测长装置测量精度高，方便安装。
附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。