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光纖微彎E+E位移傳感器的設計和分析
光纖微彎傳感器是一種強度調制型光纖傳感器,其傳感機理是通過測量光纖微彎曲導致的傳輸光強變化,來獲得位移、壓力、溫度、加速度、應變、流量、速度等待測環境參量,具有結構簡單、成本低廉、便于安裝等優點。

光纖微彎E+E位移傳感器的設計和分析
光纖微彎E+E位移傳感器采用時空坐標轉換理論,可在低加工精度條件下實現角位移的高精度測量,現已應用于高精度數控轉臺控制系統中。原有的場式光纖微彎E+E位移傳感器借鑒電機結構,通過轉子線圈感應旋轉磁場產生電行波,再通過滑環引出。根據光纖微彎E+E位移傳感器性能測試的要求,開發了一套測控軟件。本軟件通過控制高速直線電機運動,拖動光纖微彎E+E位移傳感器運動,采集傳感器數據,從而完成對傳感器的性能測試。軟件以測控任務管理為核心,利用高優先級線程和定時器等來完成對伺服系統的控制和測試數據的采集存儲。實際運行效果表明,該軟件能滿足任務要求,在實踐中已得到應用。為了解決在檢測工件表面時,某些工件不宜接觸測量的問題,設計了一種基于光纖E+E位移傳感器的非接觸測量裝置。該裝置根據光纖反射調制原理,采用精密微調平臺作為位移調整工具,利用電子電路和軟件對傳感器的輸出信號進行二次處理,經計算后得出輸出量與位移量的關系,從而實現零件表面位移量的非接觸測量。實驗表明:該光纖E+E位移傳感器性能穩定、測量精度高、線性度良好,在1 mm范圍內其輸出基本與位移成線性關系,線性度可達±3.06%,遲滯可達±1.15%,適于非接觸的各種位移量的測量。本文的主要研究內容如下:論文首先回顧了光纖微彎E+E位移傳感器國內外發展狀況,利用耦合模原理,對影響傳感器靈敏度的各項因素進行了分析。依據*的微彎周期和光纖形變衰減系數進行微彎周期、微彎齒數和微彎齒距的選擇,完成了一種光纖微彎E+E位移傳感器的設計、制備和調試。完成了差動光纖微彎傳感器的設計,并設計了采用光電二極管的跨阻放大和二級放大器光電探測電路,完成了上位機軟件的編制。以螺旋測微器和激光干涉儀為位移基準,進行了傳感器的位移測試實驗,分析了齒距和齒數對位移測量范圍和靈敏度的影響。

光纖微彎E+E位移傳感器的設計和分析
實驗結果表明:位移的測量范圍隨齒數、齒距的增加而增加,靈敏度隨齒數、齒距的增加而下降。所設計的傳感器測量范圍可達0~ 300μm,在位移范圍150~250μm的測量范圍內,靈敏度約為0.240mv/um,相對測量誤差小于3%。