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光纤振动位移传感器的工作原理,光纤探头的结构
发布时间:2021-01-05   点击次数:106次

光纤振动位移传感器的工作原理如下图所示。

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光纤位移传感器的光线束中包括发射光纤和接收光纤,图中P0P1分别为发射和接收的光线。被测目标具有漫反射的性质。接收的反射光线被转换成电压输出。相应于P0P1与目标之间锥形踪迹重叠区域的增大,输出电压关于位移z的曲线呈上升的趋势。到达光峰值之后,随着位移z的增加,输出电压按照平方反比的规律降低。

 

一般地,线性范围1具有很高的分辨率,适用于测量微小的位移;线性范围2的灵敏度较低,适用于测量较大的位移。

 

光纤探头的结构

 

1)标准光线探头的光纤分布有三种形式,如下图所示。

 

2)反射补偿光纤探头。若被测目标的反射率有很大变化,可以使用自动补偿型的探头。这种结构的探头可以在动态反射率100∶1的范围内保持很高的分辨率和精度。

 

补偿探头由三个光纤束组合而成,如下图所示。

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一束发射,另两束接收,并且具有不同的响应特性。根据探头模组的电子学原理,利用两个接收光纤束的信号差补偿反射率的变化,并且得到正比于探头间隙的线性响应。这种探头可用于目标平移或转动状态。

 

3)边缘光纤探头于细小目标的位移和位置测量。

 

由于具有高频响应特性,所以这种结构对于计算机磁盘驱动器、磁带、超声波器械和生产线的应用是理想的方案。在这种传感器中,发射和接收光纤束是相对布置的。光纤通过被测目标的边缘到达接收光纤。

 

当目标在探头之间运动时,收到的光线的强度就会发生波动。用光纤测量系统监视光的波动并把它精que地转换为位移的变化。这种高灵敏度的结构不但可以得到较大的测量范围,而且分辨率可以达到2.5nm。边缘结构有棱镜型和弯曲型,如下图所示。

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