光纤微弯E+E位移传感器的设计和分析
光纤微弯传感器是一种强度调制型光纤传感器,其传感机理是通过测量光纤微弯曲导致的传输光强变化,来获得位移、压力、温度、加速度、应变、流量、速度等待测环境参量,具有结构简单、成本低廉、便于安装等优点。

光纤微弯E+E位移传感器的设计和分析
光纤微弯E+E位移传感器采用时空坐标转换理论,可在低加工精度条件下实现角位移的高精度测量,现已应用于高精度数控转台控制系统中。原有的场式光纤微弯E+E位移传感器借鉴电机结构,通过转子线圈感应旋转磁场产生电行波,再通过滑环引出。根据光纤微弯E+E位移传感器性能测试的要求,开发了一套测控软件。本软件通过控制高速直线电机运动,拖动光纤微弯E+E位移传感器运动,采集传感器数据,从而完成对传感器的性能测试。软件以测控任务管理为核心,利用高优先级线程和定时器等来完成对伺服系统的控制和测试数据的采集存储。实际运行效果表明,该软件能满足任务要求,在实践中已得到应用。为了解决在检测工件表面时,某些工件不宜接触测量的问题,设计了一种基于光纤E+E位移传感器的非接触测量装置。该装置根据光纤反射调制原理,采用精密微调平台作为位移调整工具,利用电子电路和软件对传感器的输出信号进行二次处理,经计算后得出输出量与位移量的关系,从而实现零件表面位移量的非接触测量。实验表明:该光纤E+E位移传感器性能稳定、测量精度高、线性度良好,在1 mm范围内其输出基本与位移成线性关系,线性度可达±3.06%,迟滞可达±1.15%,适于非接触的各种位移量的测量。本文的主要研究内容如下:论文首先回顾了光纤微弯E+E位移传感器国内外发展状况,利用耦合模原理,对影响传感器灵敏度的各项因素进行了分析。依据*的微弯周期和光纤形变衰减系数进行微弯周期、微弯齿数和微弯齿距的选择,完成了一种光纤微弯E+E位移传感器的设计、制备和调试。完成了差动光纤微弯传感器的设计,并设计了采用光电二极管的跨阻放大和二级放大器光电探测电路,完成了上位机软件的编制。以螺旋测微器和激光干涉仪为位移基准,进行了传感器的位移测试实验,分析了齿距和齿数对位移测量范围和灵敏度的影响。

光纤微弯E+E位移传感器的设计和分析
实验结果表明:位移的测量范围随齿数、齿距的增加而增加,灵敏度随齿数、齿距的增加而下降。所设计的传感器测量范围可达0~ 300μm,在位移范围150~250μm的测量范围内,灵敏度约为0.240mv/um,相对测量误差小于3%。