基于光纤结构的卡尺的制作方法

本发明涉及长度检测装置领域，具体涉及一种基于光纤结构的卡尺。

背景技术：

卡尺是生活中常用的一种量具，可以用来测量长度、内外径、深度，具有计量和检验的作用。在工业生产生中，也需要卡尺检验加工的产品是否符合标准。

现有技术中的卡尺主要包括：机械卡尺和电子卡尺两种，机械卡尺一般的最小误差为±0.03mm，电子卡尺的最小误差一般为±0.005mm/50mm。

但是，现有技术中的卡尺不适用于精度要求较高的测量要求。

技术实现要素：

本本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种基于光纤结构的卡尺，以解决现有技术中的卡尺不适用于精度要求较高的测量要求的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

本申请提供一种基于光纤结构的卡尺，卡尺包括：底座、深度尺、探测器、激光器、光纤、可移动滑块、固定挡板和处理显示模块；底座的一端靠近底座的表面的位置开设有容纳深度尺的凹槽，凹槽的长度大于深度尺的长度，深度尺设置在凹槽中，可移动滑块垂直设置在深度尺远离开槽处的另一端，固定挡板固定设置在底座靠近可移动滑块的一端，底座另一端设置有激光器，探测器设置在激光器远离底座的一侧，光纤为“y”形光纤，“y”形光纤的分叉端分别连接有激光器和探测器，“y”形光纤的另一端涂覆有反射膜，且与可移动滑块连接，处理显示模块与探测器电连接，用于接收探测器探测的光信号。

可选的，该“y”形光纤远离分叉端的一端涂覆的反射膜为全反射膜。

可选的，该光纤的形状为螺旋状。

可选的，该螺旋状光纤的螺旋直径为1cm～2cm。

可选的，该卡尺还包括电磁屏蔽膜，电磁屏蔽膜镀在光纤表面。

可选的，该电磁屏蔽膜的材料采用金属铜的氧化物。

可选的，该光纤靠近可移动滑块的一端为直光纤。

可选的，该直光纤靠近可移动滑块一端镀有反射膜。

可选的，该光纤内部镶嵌有贵金属纳米颗粒。

本发明的有益效果是：

本发明提供的卡尺包括：底座、深度尺、探测器、激光器、光纤、可移动滑块、固定挡板和处理显示模块；底座的一端靠近底座的表面的位置开设有容纳深度尺的凹槽，凹槽的长度大于深度尺的长度，深度尺设置在凹槽中，可移动滑块垂直设置在深度尺远离开槽处的另一端，固定挡板固定设置在底座靠近可移动滑块的一端，底座另一端设置有激光器，探测器设置在激光器远离底座的一侧，光纤为“y”形光纤，“y”形光纤的分叉端分别连接有激光器和探测器，“y”形光纤的另一端涂覆有反射膜，且与可移动滑块连接，处理显示模块与探测器电连接，用于接收探测器探测的光信号，当该卡尺需要对待测物体进行尺寸测量测量时候，将该待测物体夹持在该可移动滑块和该固定挡板之间，该可移动滑块对该光纤进行挤压，激光器射出的光耦合进该光纤的入射端，由于该光纤的另一端镀有反射膜，光传输到该反射膜上时，原路返回通过该光纤的入射端进入到该探测器中，由于可移动滑块对该光纤进行挤压，使得该光纤产生了形变，进而使得该光纤中传输的光产生弯曲损耗，通过该弯曲损耗可以计算的到该待测物体的准确的尺寸参数，并且由于本申请通过光的弯曲损耗计算的到该待测物体的尺寸参数，由于对光的弯曲损耗测量较为准确，则计算得到的待测物体的尺寸参数精度较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为发明实施例提供的一种基于光纤结构的卡尺的结构示意图；

图2为发明实施例提供的另一种基于光纤结构的卡尺的结构示意图；

图3为发明实施例提供的光纤端面法布里-珀罗干涉腔的结构示意图；

图4为发明实施例提供的内部设置有金属纳米颗粒的光纤结构示意图。

图标：10-深度尺；20-处理显示模块；30-探测器；40-激光器；50-光纤；60-可移动滑块；70-固定挡板；80-底座；51-反射层；52-贵金属纳米颗粒。

具体实施方式

为为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一个实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。

为了使本发明的实施过程更加清楚，下面将会结合附图进行详细说明。

图1为发明实施例提供的一种基于光纤结构的卡尺；如图1所示，本申请提供一种基于光纤结构的卡尺，卡尺包括：底座80、深度尺10、探测器30、激光器40、光纤50、可移动滑块60、固定挡板70和处理显示模块20；底座80的一端靠近底座80的表面的位置开设有容纳深度尺10的凹槽，凹槽的长度大于深度尺10的长度，深度尺10设置在凹槽中，可移动滑块60垂直设置在深度尺10远离开槽处的另一端，固定挡板70固定设置在底座80靠近可移动滑块60的一端，底座80另一端设置有激光器40，探测器30设置在激光器40远离底座80的一侧，光纤50为“y”形光纤，“y”形光纤的分叉端分别连接有激光器40和探测器30，“y”形光纤的另一端涂覆有反射膜，且与可移动滑块60连接，处理显示模块20与探测器30电连接，用于接收探测器30探测的光信号。

该深度尺10镶嵌在该底座80的凹槽中，底座80的一端靠近上表面的位置开设有该凹槽，凹槽的长度大于深度尺10的长度，即该凹槽在水平方向未将该底座80的上表面贯穿，该深度尺10镶嵌在该底座80的凹槽中，该深度尺10远离该凹槽起始端的另一端垂直设置有该可移动滑块60，该可移动滑块60与该深度尺10固定连接，可以通过焊接，也可以是该可移动滑块60与该深度尺10一体成型，该底座80上表面依次设置有该处理显示模块20、探测器30和激光器40、光纤50、可移动滑块60，固定挡板70，该探测器30设置在该激光器40的上部，该光纤50为“y”形光纤，该“y”形光纤的分叉端分别与该激光器40和探测器30连接，其中，与激光器40连接的为入射端口，与探测器30连接的为出射端口，该“y”形光纤的另一端涂覆有反射膜，该反射膜用于将通入射端口照射的光进行反射，使得该光沿路返回到“y”形光纤的分叉端的出射端口，该处理显示模块20一般为显示器和处理器集成而成，该处理显示模块20设置在该卡尺远离该固定挡板的一端，该处理显示模块20用于通过该光纤50中光的弯曲损耗计算得到该光纤的弯曲情况，通过该光纤50的弯曲情况得到该待测物体的尺寸参数，并将该尺寸参数进行显示；在应用过程中，当该卡尺需要对待测物体进行尺寸测量测量时候，将该待测物体夹持在该可移动滑块60和该固定挡板70之间，该可移动滑块60对该光纤50进行挤压，激光器40射出的光耦合进该光纤50的入射端，由于该光纤的另一端镀有反射膜，光传输到该反射膜上时，原路返回通过该光纤20的入射端进入到该探测器30中，由于可移动滑块30对该光纤50进行挤压，使得该光纤50产生了形变，进而使得该光纤50中传输的光产生弯曲损耗，通过该弯曲损耗可以计算的到该待测物体的准确的尺寸参数，并且由于本申请通过光的弯曲损耗计算的到该待测物体的尺寸参数，由于对光的弯曲损耗测量较为准确，则计算得到的待测物体的尺寸参数精度较高，需要说明的是，通过该弯曲损耗可以计算的到该待测物体的准确的尺寸参数的方法，是通过计算该光纤50的弯曲损耗与该光纤50的弯曲的关系，根据该光纤的弯曲损耗得到该光纤50的弯曲的量，将该光纤弯曲的量进行拟合，得到该光纤50在水平方向上弯曲的量，将该光纤50在水平方向上弯曲的量作为该待测物体的尺寸参数，具体计算方法在此不做具体说明。

更仔细地，可移动滑块60和挡板70中间的位置用来测量物体的外径，可移动滑块60和挡板70的顶部均设置有楔形的外测量爪，用于测量物体的内径，深度尺80用于测量物体的深度，在对物体外径进行测量时，将待测物体放置在可移动滑块60和挡板70之间，待测物体会挤压可移动滑块60向左移动，进而带动螺旋状光纤50压缩，光纤50压缩会使光纤产生弯曲损耗，待测物体的外径长度与产生的弯曲损耗一一对应，因此，通过检测弯曲损耗的变化，就可以得出待测物体外径的长度。同样的，在对物体内径进行测量时，将两个外测量爪伸入物体的内部，并且将挡板70上部的外测量爪紧贴物体内壁一侧，移动滑块60使其上部的外测量爪紧贴物体内壁的另一侧，这样可移动化滑块60的移动会压缩光纤50，通过测量光纤产生的弯曲损耗，就得出待测物体的内径长度。在测量物体深度时，将深度尺10伸入物体内部，用手推动可移动滑块60，使深度尺10的顶端紧贴物体底部，可移动滑块60移动带动光纤50压缩，通过测量光纤产生的弯曲损耗，就得出待测物体的深度。

可选的，该“y”形光纤远离分叉端的一端涂覆的反射膜为全反射膜。

将该“y”形光纤的另一端的反射膜设置为全反射膜，减少该光纤50中的光的损耗，使得通过该反射膜反射的光的量更多，进而使得该卡尺对待测物体的尺寸参数的测量更加准确。

可选的，该光纤50的形状为螺旋状。

将该光纤50的形状设置在螺旋状，使得该光纤50的弹性形变进一步增大，避免该光纤50因为较大的形变而产生不可逆形变，增加该卡尺的使用寿命，并且由于螺旋状的光纤50的弹性系数较好确定，且固定不变，较少了计算待测物体尺寸参数的计算难度。

可选的，该螺旋状光纤的螺旋直径为1cm～2cm。

该螺旋状光纤的螺旋的直径可以为1cm，也可以为2cm，在此不做具体限定。

可选的，该卡尺还包括电磁屏蔽膜(图中未示出)，电磁屏蔽膜镀在光纤表面。

在光纤50外面镀有一层电磁屏蔽膜，电磁屏蔽膜采用金属材料，一是可以屏蔽外界电磁对光纤50中光传输的干扰，二是金属材料可以提高螺旋状光纤的弹性形变能力，三，还可以有效的保护光纤50不受损坏，延长使用寿命。因为光学测量具有灵敏度高等优点，所以本发明提供的基于光纤结构的卡尺具有测量结果准确的优点。在应用时，光被耦合进光纤50内，其传播特性不受外界环境影响，所以，基于光纤结构的卡尺具有适用范围广的优点。

可选的，该电磁屏蔽膜的材料采用金属铜的氧化物。

该电磁屏蔽膜的材料一般为氧化铜。

图2为发明实施例提供的另一种基于光纤结构的卡尺结构示意图；如图2所示，可选的，该光纤50靠近可移动滑块的一端为直光纤。

图3为发明实施例提供的光纤端面法布里-珀罗干涉腔的结构示意图；如图3所示，可选的，该直光纤靠近可移动滑块60一端镀有反射层51。

该光纤50靠近可移动滑块60的一端为直光纤，该直光纤靠近可移动滑块60一端镀有反射层51，相当于，该光纤50的右端端面与可移动滑块60之间形成了一个法布里-珀罗干涉腔，请参照图3，螺旋状光纤50的端面沉积反射层51，即介质薄膜，在光纤端面形成一个微型的法布里-珀罗干涉腔，夹在光纤50和可移动滑块的60的中间，光传输到法布里-珀罗干涉腔会产生干涉条纹，在测量物体尺寸时，物体的在挤压螺旋状光纤的压缩时，也会对光纤端面的薄膜产生压力，不同尺寸的物体对薄膜产生的压力不同，因此，该法布里-珀罗干涉腔产生的干涉条纹也不一样。在使用该卡尺时，一方面通过检测光纤产生的弯曲损耗，另一方面还可以测量干涉条纹的变化，使测量的精确度大大提高，需要说明的是，在光纤右端面镀反射层51，该反射层51可以是一层，也可以是两层、三层等。

图4为发明实施例提供的内部设置有贵金属纳米颗粒的光纤结构示意图；如图4所示，可选的，该光纤50内部镶嵌有贵金属纳米颗粒。

该光纤50内部设置有贵金属纳米颗粒，光在光纤中传输时，由于贵金属纳米颗粒的存在，会对光产生共振吸收作用，在测量时，待测物体挤压螺旋状光纤使之产生压缩，光纤内部的贵金属纳米颗粒之间的距离、位置都会发生变化，随着螺旋状光纤压缩的程度不一样，对光产生的共振吸收程度也不一样。因此，随着光纤被压缩，一方面可以产生不同的弯曲损耗，另一方面内部贵金属纳米颗粒的变化也会产生不同的吸收，使输出的光强随物体尺寸变化更加明显，因此测量也会更加的精准。

本发明提供的一种基于光纤结构的卡尺，该卡尺包括：10-深度尺；20-处理显示模块；30-探测器；40-激光器；50-光纤；60-可移动滑块；70-挡板；80-底座；所述显示处理模块20固定在底座80的最左边，探测器30和激光器40固定在显示处理模块20的右侧，光纤50的左端为入射端口，同时也为出射端口，激光器40接着光纤的入射端口，探测器30连接着光纤的出射端口，光纤50右端连接着可移动滑块60，可移动滑块60下面连接着深度尺10，所述底座80中间设置有空心槽，深度尺10沿着空心槽从底座80的左端穿出，底座80的最右端固定着挡板70，挡板70和可移动滑块60顶部设置楔形的外测量爪，在对物体尺寸进行测量时，将待测物体放置在挡板70和可移动滑块60之间，待测物体会挤压滑块向左移动进而带动螺旋状光纤压缩，光纤50压缩会使光纤产生弯曲损耗，待测物体的长度与产生的弯曲损耗一一对应，因此，通过检测弯曲损耗的变化，就可以得出待测物体的长度，另外，在光纤外面镀有一层电磁屏蔽膜，且电磁屏蔽膜采用金属材料，一是可以屏蔽外界电磁对光纤50中光传输的干扰，二是金属材料可以提高螺旋状光纤的弹性形变能力，三还可以有效的保护光纤50不受损坏，延长使用寿命。因为光学测量具有灵敏度高等优点，所以本发明提供的基于光纤结构的卡尺具有测量结果准确的优点。在应用时，光被耦合进光纤内，其传播特性不受外界环境影响，所以，基于光纤结构的卡尺具有适用范围广的优点。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。