光纤位移传感器信号处理电路设计

为了实现光纤位移传感器的信号检测,提出了一种测量传感器微弱信号的方法.通过使用MAX274和AD637等元件设计了性能较好的滤波电路和相关检测电路.重点阐述了带通滤波器的设计原理和实现方法.实验结果表明,设计出的信号处理电路对所设计的光纤位移传感器,能够有效地滤除信号中的噪声,并且传感器也有较好的信号输出.     

光纤位移传感器的线性化处理方法研究

将随机型光纤位移传感器和半圆型光纤位移传感器的输出信号进行处理,得到了较好的线性特性,并且扩大了传感器的测量范围。     

基于STM32的嵌入式光纤束微位移传感器设计

为了满足当前位移测量系统对于微小位移进行稳定可靠和精确测量的需求,文中提出了一种基于STM32的嵌入式光纤束微位移传感器的设计方案。该光纤束位移传感器主要利用了光强调制型的工作原理,以STM32F103ZET6为核心,采用设计的光纤束微位移传感探头对微位移进行准确测量,软件部分实现了两路检测信号相除、线性化处理和温度补偿等工作,同时将采集的位移数据通过串口实时发送至上位机,实现了对温度数据的动态显示,查询、储存等功能。该传感器具有成本低、测量精度高、操作简单等优点,可以在各种复杂的工业现场高效而准确地对各种微位移进行精确测量。     

反射式光纤位移传感器的实验与研究

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。     

一种新型的光纤传感器的研究—对微位移的非接触测量

应用光纤传感技术设计一种新型光纤传感器。该传感器可用于表面粗糙度和微小位移的非接触测量。本文论述了其对微位移的测量。在该传感器特有的“零”工作点对信号采用差分放大处理,能实现对微位移的非接触测量,并具有纳米(10~(-?)m)级的分辨率。     

光纤传感器在涡轮轴向位移检测中的应用研究

以光纤传感原理为基础，采用一种强度补偿型反射式光纤位移传感器，借助光纤本身的优势，实现涡轮机轴向位移的实时监测。系统包括光源及其驱动电路、光纤传输通道、信号处理电路和信号输出系统。通过双路接收的方法消除因光源发光功率波动、光纤损耗变化以及环境干扰光等因素对测量结果的影响。采用稳压源驱动和温度补偿保证光源发光的稳定性，进行转速监测以补偿速度变化引起的误差。采用单片机完成被测信号的识别和处理，提高了测量的精度。     

光纤传感测量系统在超导转子旋转装置中的应用

介绍了超导转子旋转驱动原理以及应用在超导转子旋转装置中的一种光纤传感测量系统。光纤传感测量系统包括微位移光纤传感器、转速光纤传感器、电机控制光纤传感器和信号读取图形,该系统能够进行转子悬浮微位移和旋转速度的测量并提供转子旋转所需的控制信号。在4.2K低温下进行了转子悬浮旋转实验,超导球形转子悬浮微位移测量分辨率为10μm,转子转速达到了1013rpm。实验结果为进一步应用光纤传感测量系统精确监控超导转子工作姿态提供了参考。     

测量纵向位移的光纤位移传感器

提出了一种测量纵向位移的光纤位移传感器的方法。列出了3种可行性结构方案：双棱镜单光纤位移传感器、单棱镜单光纤位移传感器、双棱镜双光纤位移传感器，并对各自进行了理论推导以及系统仿真，得到了比较满意的结果。其中双棱镜双光纤位移传感器的性能最佳，在自聚焦透镜的半径为1mm的前提下，检测纵向位移的范围可以达到4mm，这为将来的实际应用提供了有效的参考。     

基于输出光斑旋转的光纤微弯位移传感器

为研究光纤微弯位移传感器,在单模光纤传输系统中设计了一个光纤圈和光纤微弯传感器。通过改变光纤圈的直径,以获得两个光斑,通过移动光纤微弯传感器,记录输出光斑旋转情况,并分析了传感器的移动位移和输出光斑的旋转角度之间的关系。实验表明,光斑转移角度与传感器位移在一定范围内存在良好的线性响应关系,因此可通过检测光斑图像的旋转来实现位移量的测量。     

反射式光纤位移传感器在环状阀片位移测试中的应用

阐述了反射式光纤位移传感器的设计原理,光纤探头的结构及用反射式光纤位移传感器对环状阀片位移进行测试的基本过程。采用差动放大电路滤除电路漂移,采用神经网络进行处理信号,使传感器达到良好的线性度。     

水膜厚度光纤检测系统

针对海水泵滑靴副水膜厚度测量需求,利用反射强度调制型位移光纤传感器工作原理设计并实现了一种水膜厚度检测系统。设计了与海水泵结构相对应的光纤探头,其采用具有较好补偿功能的三圈同轴型光纤束结构消除了由光源强度、反射表面性质以及光纤光强损耗和弯曲损耗等因素带来的影响;开发了由光源模块、电源模块、光电转换模块、低通滤波模块、信号比值模块等组成的前置器用于信号调理。对开发的水膜厚度光纤检测系统进行了静态性能和动态性能测试实验,结果表明:该检测系统的测量精度可达微米级,测量系统的量程为1 000μm,灵敏度为3.45mV/μm,动态性能良好,满足了对海水泵水膜厚度的检测需求。     

Multiplex and simultaneous measurement of displacement and temperature using tapered fiber and fiber Bragg grating

A simple method to work out the multiplexing of tapered fiber based sensors is proposed and demonstrated. By cascading a tapered fiber with a fiber Bragg grating (FBG), the sensor head is provided with a wavelength identification, different FBGs provide the sensor heads with different reflective peaks and they can be distinguished in optical spectrum. By compositing several such sensor heads with a multi-channel beam splitter, a star-style topological structure sensor for multipoint sensing is achieved. At the same time, the output intensity at the peak wavelength is sensitive to one external physical parameter applied on the related FBG-cascaded tapered fiber and the central wavelength of the peak is only sensitive to temperature, so that that parameter and temperature can be measured simultaneously. A sensor for dual-point measurement of the displacement and temperature simultaneously is experimentally demonstrated by using a 2 × 2 coupler in this paper. Experiment results show that the sensor works well and the largest sensitivities reach to 0.11 dB/μm for displacement in the range of 0-400 μm, and ～0.0097 nm/°C for temperature between 20 °C and 70 °C.     

反射式光纤位移传感器在测量牙齿咀嚼过程中的应用

反射式光纤位移传感器具有对测量环境的要求低、适用于各种常规方法无法满足的特殊场合、测量范围大和测量精度高等优点.本文简述了该传感器的工作原理,针对牙齿咀嚼过程测量和在口腔中工作的特殊要求设计了专门的光纤头和反射面,建立了一套测量该过程的装置,对该测量系统进行了校准,对牙齿咀嚼过程进行了实时测量,得到了一组人体牙齿咀嚼状况下的实时位移的测量结果,在牙医界第一次实现了牙齿咀嚼过程的动态实时测量.文中讨论了口腔这一特殊的测量环境和一些影响测量精度的因素,在实测中摸索了一些减小误差的方法,最后对测量误差作了分析.     

利用Fabry—Perot结构测量压电晶体的特性曲线

提出利用Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ干涉结构测量压电晶体的特性曲线,即利用光纤Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ干涉腔将ＰＺＴ的径向（或长度）的变化转为相位的变化,再通过光电转换进行电信号的处理得到相位所对应的ＰＺＴ陶瓷径向（或长度）的变化,文章给出实测的实验室用ＰＺＴ曲线。实验表明：该方法简单、测量精度高且能实现实时测量。     

基于分时方法的高精度反射绝对式 纳米时栅位移传感器设计

本文提出了一种反射绝对式纳米时栅位移传感器的传感方法。采用反射单列式传感器作为反射绝对式传感器的精密测量部分,记为传感器A。为了实现绝对位移测量,设计了一个与传感器A相差一个周期的反射单列式传感器,记为传感器B,利用传感器A与传感器B相位作差实现绝对位移测量。采用标准印刷电路板技术制作了传感器样机,搭建了实验平台,进行了实验测试。测试结果表明,激励电极引线方式对接收电极带来干扰,从而造成一次谐波误差。为了抑制误差,提出了交叉反射结构和分时方法,交叉反射结构将感应电极与另一端的反射电极引线相连,增大激励电极和接收电极的距离,分时方法通过不同时间段对传感器A和传感器B施加激励信号,并把不工作的电极接地。实验表明该结构和方法相互配合有效的抑制了干扰,最终在400 mm范围内,补偿后实现了±300 nm的测量精度。     

光纤气压传感器特性分析

用双膜盒作气压的敏感元件,将光纤微位移传感器用于检测膜盒随压力变化引起的形变,避免了其他检测膜盒形变方法的缺点,使气压传感器的性能得到改善和优化;为了提高检测灵敏度、降低检测限,使用了双通道光纤传感器,构造了一个气压测量装置,并以标准空气压力计对这种光纤气压传感器的输出变化随气压变化的关系进行了标定,结果表明测量范围可以达到900-1200hpa,分辨率为0.2hpa,精度为±0.1hPa。改变光纤探头到膜盒反射面的初始间隔,实现气压测量区间位置的变化。进一步优化光纤探头的结构参数,可以拓宽大气压力的测量范围。     

一种基于光纤光栅新型位移传感器的研究

介绍了一种应用光纤光栅传感器测量狭窄曲面空间位移的方法.随着外界应力的变化,光纤光栅传感器的中心发射波长将发生相应的移动.利用此特性,提出并实现了一种用光纤光栅作为敏感元件测量狭窄曲面空间位移的方法,解决了特殊场合狭窄曲面空间位移的测量存在许多难以解决的问题,并对实验结果进行数据分析.     

Simultaneous measurement of humidity and temperature using a polyvinyl alcohol tapered fiber bragg grating

An optical fiber sensor based on a multimode tapered fiber cascading fiber Bragg grating has been proposed and experimentally demonstrated for the simultaneous measurement of humidity and temperature. The sensor was constructed using a tapered fiber that was coated with polyvinyl alcohol and a fiber Bragg grating with high reflectivity. The measurement of humidity and temperature was achieved by monitoring changes in reflective optical power and spectral shift, respectively. Due to the different measurement methods, the effect of temperature on humidity measurement may be ignored. The theoretical analysis and experimental results show that the highest sensitivities of 0.33 µW/%RH and 10.9?pm/°C were achieved when the diameter of the taper waist was 26?µm and the thickness of coating was 3.3?µm. Due to the advantages of good linearity, low cost of fabrication and convenient operation, the proposed sensor is promising for simultaneously measuring humidity and temperature.