基于光栅传感器位移测量的软、硬件设计

提出了一种基于AT89C51单片机开发的光栅位移传感器对线性位移进行测量的方法。其硬件设计包括数据采集、辨向、数据处理和数据显示。把读数头输出的信号(脉冲电信号)，经过硬件电路辨向，送入计数器8253计数，利用AT89C51单片机进行信号处理，最终转换成实际的线性位移值显示出来。与其他系统相比，他的硬件电路简单，并能实现较高的位移测量精度。     

涡流传感器在位移测量中的应用

论述了涡流传感器的原理和特点,介绍了涡流传感器应用于发电厂汽轮机线保护装置,特别是轴向位移保护。     

双通道光纤位移传感器实时测量系统

对双通道光强反射式光纤位移传感器测量系统进行了优化设计。测量结果表明,新构成的装置重复性达到０．６％,最小分辨率小于１．０μｍ,测量范围２．０ｍｍ。测量系统采用８位单片机处理数据,用三次插值多项式校正传感器输出信号的非线性,获得良好效果,以数字方式显示位移的测量结果,系统充分利用传感器输出特性无“光峰”现象的特点,信号处理过程快捷,此系统对变化不太快的位移可进行实时测量。     

光栅位移测量技术在电感生产中的应用

阐述了如何利用光栅精密测量的特性，实现电感生产过程中送线长度的测量与控制，采用了脉冲辨向及四倍频电路以实现信号方向识别和提高测量精度。     

高精度平面光栅位移测量系统

针对浸没式光刻机高精度的测量需求,采用平面光栅为测量标尺,分析推导了一种位移测量模型。通过建立光栅与四个读头之间的相对位移关系,验证分析了不同读头组合在全行程运动范围内解算各自由度的误差,并在此基础上设计了工件台在不同运动轨迹下切换解算自由度读头组合方案。验证结果表明,工件台在全行程范围内运动时,Z向自由度的最大解算误差为2.650 nm,旋转自由度的最大解算误差为7.753 nrad,XY向自由度基于读头组合切换方案的最大解算误差低于0.5 nm。     

光学测量位移传感器

光学测量位移传感器全世界各种装置和机械生产的迅速演进及其爆炸性计算机化正导致测量技术和信号变换装置迅猛发展。例如，美国１９８６～８７年用于测量的年总费用约为２００亿美元，其中用于航天、国防技术、光电子、微电子和生物技术的测量费用约为普通机床业的３倍［...     

激光位移传感器在物体表面形状测量中的应用

激光位移传感器对位移的测量不仅是非接触式的测量方式,而且具有较高的精度,具有广泛的应用。本文研究了一种利用激光位移传感器测量工件上点的二维坐标,从而实现物体形状的高精度测量。通过一维电位移平台带动激光位移传感器扫描物体的表面,然后对测量的数据进行处理,进而得到物体的表面形貌。实验中采用的位移传感器分辨率为0.3μm,一维电位移平台重复定位精度高于2μm。     

USB总线在光栅位移传感器检测系统中的应用

由于光栅传感器测量精度高、动态测量范围广、可进行无接触测量、易实现系统的自动化和数字化,因而在机械工业中得到了广泛的应用.特别是在量具、数控机床的闭环反馈控制、工作母机的坐标测量等方面,光栅传感器起着重要作用.     

光纤光栅位移传感器的开发及应用

针对全光纤结构健康监测系统中对位移监测的需求,设计了一种基于等强度悬臂梁结构的光纤光栅(FBG)位移传感器,它具有结构简单、测量精度高、温度自补偿等优点。通过对传感器进行标定试验,结果显示其线性相关系数可以达到0.999以上,传感器的测量精度为0.326%FS。该传感器在桥梁支座监测中的成功应用表明其可靠性高、对结构自身影响小,可直接测量支座位移,适合于长期工程结构监测。     

基于楔形腔结构的光纤光栅位移传感器

提出一 种基于楔形腔结构的光纤光栅(FBG)位移传感器设计方法,制作了具有结构简单、体积小、 测量精度可调节和抗 电磁干扰等优点的FBG位移传感器。通过对制作的FBG位移传感器进行标定实验,得出传感 器的灵 敏度系数为13.77pm/mm,相关系数达到了0.99,线性度良好。在钢筋混凝土柱双向偏心 受压试验中,与电类位移计的测量结果对比表明,本文制作的FBG位移传感器测量结果准 确,实用性强,适用于工程结构长期的位移监测。     

基于杠杆原理的新型光纤光栅微位移传感器

设计了一种新型的光纤布拉格光栅(FBG)微位移传感器。基于杠杆原理,通过自由设计不同的力臂长度满足各种测量要求,可以在不损毁光栅的情况下使光栅产生更加显著的应变;其封装不会产生啁啾,可以通过结构的级联实现传感器的复用进行多维多参量的测量。实验结果证明,在微测量范围0.00-0.20 mm内,该微位移传感器的灵敏度达到12.5 nm/mm,较其它梁臂或聚合物封装结构的传感器有很大提高。     

一种双梁互补式光纤光栅位移传感器及在地铁隧道变形监测中的应用

本文提出了一种双梁互补式光纤光栅(fiber Bragg grating, FBG)位移传感器,实现了正负双向位移的测量。采用双“悬臂梁+楔形滑块”的结构,当一个悬臂梁受位移作用处于变形状态时,另一个悬臂梁不变形并提供温度补偿功能。传感器处于零值测点状态时,两个悬臂梁处于零弯曲状态,且双梁互为温度补偿,消除了温度影响。通过性能测试实验证明,该传感器在±50的量程内,灵敏度为29.369 pm/mm,测量重复性好。制备出8个传感器应用于某市地铁的变形安全监测,从道床沉降、道床环缝、管片环缝3个方面开展了变形测量。在长期监测期间,传感器工作稳定,被测结构变形状态稳定,表明该传感器具有良好的测量性能,适用于长期的结构健康监测。     

光栅干涉位移测量技术发展综述

介绍了经典双光栅测量系统、非对称双级闪耀光栅测量系统、单光栅测量系统、基于2次莫尔条纹的光栅测量系统、同心圆光栅2维位移测量系统、2维光栅位移测量系统的测量原理,阐述了各系统的关键问题及不足之处。同时结合双频激光干涉仪外差干涉思想,在单光栅测量系统的基础上,提出了双波长单光栅式纳米级位移测量方法,并通过分析系统特点指出该方法能实现大量程测量、获得纳米级的精度和分辨力。在对各种测量方法进行综合比较之后,总结了光栅测量的关键问题,并展望了光栅干涉位移测量的未来发展方向。     

一种可重构型相移光纤光栅传感系统

为了实现对相移型光纤光栅传感器回波光谱中相移幅度、位置的精确控制,提出了一种利用机械微应变控制相移光纤光栅传感器的方法。该方法采用千分尺螺杆、应变梁、相移型光纤光栅、解调仪等组成。通过千分尺螺杆完成微应变控制,由梁将应变传递给PSFBG,从而使回波光谱变化,最终,构建光谱偏移量与微位移Δy的函数模型。通过应力加载实验,结果显示拉伸与压缩可以使PSFBG产生正相移和负相移,相移拟合曲线是线性的,综合拟合斜率为0.9914。该系统可通过梁弯曲微应变实现对相移的连续调谐,相移的大小可通过改变负载位移实现线性控制。该方法简单、精度高、控制范围大且无源,具有一定的应用价值。     

光栅数显位移测量系统

本文简要介绍了光栅莫尔条纹信号的产生及其测量原理,详细分析了莫尔条纹信号的放大整形,计数及数码显示电路。并且采用可编程逻辑器件GAL16V8实现莫尔条纹信号的四细分及辨向功能,极大地简化了电路,提高了系统的抗干扰能力。本设计主要是针对现有旧的长度/高度测试仪进行改造,实现其数字化显示,以及测量清零等周边功能,使用更方面,同时也提高了测量的精度。改变了原有只进行的定性检测（仅检测合格/不合格）的检测方法,实现了定量的检测与分析。通过实验结果可知,此系统可达到10μm的精度。     

激光干涉仪在位移传感器自动检定中的应用

介绍了以双纵模热稳频He -Ne激光干涉仪、微机、被检传感器及数据采集A/D卡、微机接口数据采集卡、机械及电动机构、步进电机驱动卡及相应软件等组成的 ,对差动式位移传感器进行在线自动检定的系统原理。通过实验及现场实际应用均表明 :该检定系统具有测量范围大、检测精度高、测量速度快、自动化程度高等特点 ,有良好的实用性及经济性     

激光全息光栅计算机自动测试系统

本文介绍了激光全息光栅计算机自动测试系统结构、光学测量原理及对航空膜盒的测试,并对测试结果进行了讨论,系统已通过技术鉴定。     

避免温度交叉敏感的FBG非接触式磁耦合位移传感器

为了满足立式辊磨机磨盘与磨辊间的位移监测 需求,设计了 一种新型的可进行温度补偿并能提高测量精度的非接触式磁耦合光纤Bragg光栅(FBG)位移传 感器,完成了相关理论分析和 标定实验。测试结果表明:本文传感器的量程范围是1～12mm,位移 测量分辨率为1μm,重复性误差为2.6%, 回程误差为0.98%FS。未进行温度补偿前,温度对位移的影响为28.10pm/℃;温度补偿后, 温度对位移的影响为0.88pm/℃。本文研制的传感器可用于工程中非 接触条件下的位移测量。     

高精度准分布式光纤光栅传感系统的研究

利用一个经过温度补偿封装的长周期光纤光栅解调系统中所有测量点的传感光栅的波长漂移,实现了实时、高效解调的准分布式测量.理论研究表明该系统适用于对温度、应变等参量的多布点准分布式测量.并以温度为例从实验上研究了高精度的准分布式光纤光栅传感系统.通过改善每个测量点的测量精度来提高整体系统的测量精度.利用金属槽对传感光纤布喇格光栅进行增温敏封装,使其温度灵敏系数比普通裸光栅提高了3.6倍,并利用经过温度增敏封装的光栅作为传感元件,在110℃(-50 ℃-60 ℃)的动态范围内实现了精度为0.04- ℃的多布点准分布式温度测量,理论分析与实验结果一致.