光纖振動位移傳感器的工作原理,光纖探頭的結構

2021-01-08 電子發燒友
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光纖振動位移傳感器的工作原理,光纖探頭的結構

聚華光學 發表於 2021-01-04 17:00:27

光纖振動位移傳感器的工作原理如下圖所示。

光纖位移傳感器的光線束中包括發射光纖和接收光纖，圖中 P0和 P1 分別為發射和接收的光線。被測目標具有漫反射的性質。接收的反射光線被轉換成電壓輸出。相應於P0和 P1與目標之間錐形蹤跡重疊區域的增大，輸出電壓關於位移 z的曲線呈上升的趨勢。到達光峰值之後，隨著位移z的增加，輸出電壓按照平方反比的規律降低。

一般地，線性範圍 1具有很高的解析度，適用於測量微小的位移;線性範圍 2的靈敏度較低，適用於測量較大的位移。

光纖探頭的結構

1）標準光線探頭的光纖分布有三種形式，如下圖所示。

2）反射補償光纖探頭。若被測目標的反射率有很大變化，可以使用自動補償型的探頭。這種結構的探頭可以在動態反射率 100∶1的範圍內保持很高的解析度和精度。

補償探頭由三個光纖束組合而成，如下圖所示。

一束髮射，另兩束接收，並且具有不同的響應特性。根據探頭模組的電子學原理，利用兩個接收光纖束的信號差補償反射率的變化，並且得到正比於探頭間隙的線性響應。這種探頭可用於目標平移或轉動狀態。

3）邊緣光纖探頭專用於細小目標的位移和位置測量。

由於具有高頻響應特性，所以這種結構對於計算機磁碟驅動器、磁帶、超聲波器械和生產線的應用是理想的方案。在這種傳感器中，發射和接收光纖束是相對布置的。光纖通過被測目標的邊緣到達接收光纖。

當目標在探頭之間運動時，收到的光線的強度就會發生波動。用光纖測量系統監視光的波動並把它精確地轉換為位移的變化。這種高靈敏度的結構不但可以得到較大的測量範 圍，而且分辨 率可以達到 2.5nm。邊緣結構有稜鏡型和彎曲型，如下圖所示。


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