光纤位移传感器设计(光纤传感测位移系统)

海潮机械 2022-12-26 10:33 编辑:admin 291阅读

1. 光纤传感测位移系统

实验仪中所用的为传光型光纤传感器,光纤在传感器中起到光的传输作用,因此是属于非功能性的光纤传感器。光纤传感器的两支多模光纤分别为光源发射及接收光强之用。

2. 光纤位移传感器工作原理

光纤位移传感器的工作原理是:当光纤探头端都紧贴技测件时,发射光纤中的光不能反射到接收光纤中去,出而就不能产生光电流信号;当被测表面逐渐远窝光纤探头时,发射光纤照亮被测表面的面积月越来越大,使相应的发射光锥和接收光维重台面积B1越来越大,于是接收光纤端面上按照亮的B2区也越来越大,从而有一个与探头位移成线性增长的输出信号;当整个接收光纤端面被全部照亮时,输出信号就达到了位移—输出信号曲线上的“光峰点”光峰点以前的这段曲线叫前坡区;当被测表面继续远离探头时,由于被反射光照亮的B2面积大于C,即有部分反射光没有反射进接收光纤,而且出于接收光纤更加远离被测表面,使接收到的光强减小

3. 光纤位移传感器测位移特性实验数据

色散位移单模光纤,包括纤芯和外包层,其特征在于纤芯设有八个不同折射率分布的纤芯分层,外包层为纯二氧化硅玻璃包层,所述纤芯分层的前四个纤芯分层的折射率分布为:n1>n2>n3>n4>nc。

普通单模光纤的零色散波长在1.31μm附近,最低损耗的波长在1.55μm波段。色散位移单模光纤可在1.55μm波段同时实现最低损耗与最低色散。

4. 光纤传感器位移测量

物体升温、降温的热容量几乎是一样的。但是磁性物质升磁、降磁的磁容量却是不一样的。这就类似热容量如同电阻没有极性问题,所以升温、降温几乎一样。

而磁容量则如同PN结存在极性问题,致使升磁和降磁的磁容量出现了不一样,所以两条曲线不重合

5. 如何利用光纤传感器位移测试的原理

因为物体升温、降温的热容量几乎是一样的。但是磁性物质升磁、降磁的磁容量却是不一样的。这就类似热容量如同电阻没有极性问题,所以升温、降温几乎一样。

而磁容量则如同PN结存在极性问题,致使升磁和降磁的磁容量出现了不一样,所以两条曲线不重合。

6. 利用光纤位移传感器测位移时

杨氏模量是应力/应变之比,单位是Pa(N/m^2)或MPa(MN/m^2;N/mm^2)

基本定义

测量杨氏模量的方法一般有拉伸法、梁弯曲法、振动法、内耗法等,还出现了利用光纤位移传感器、莫尔条纹、电涡流传感器和波动传递技术(微波或超声波)等实验技术和方法测量杨氏模量。

定律

胡克定律和杨氏弹性模量

固体在外力作用下将发生形变,如果外力撤去后相应的形变消失,这种形变称为弹性形变。如果撤去

外力后仍有残余形变,这种形变称为范性形变。

应力(σ)单位面积上所受到的力(F/S)。

应变(ε ):是指在外力作用下的相对形变(相对伸长DL/L)它反映了物体形变的大小。

胡克定律:在物体的弹性限度内,应力与应变成正比,其比例系数称为杨氏模量(记为Y)。用公式表达为:

Y=(F·L)/(S·△L)

Y在数值上等于产生单位应变时的应力。它的单位是与胁力的单位相同。杨氏弹性模量是材料的属性,与外力及物体的形状无关。

杨氏模数(Young's modulus )是材料力学中的名词,弹性材料承受正向应力时会产生正向应变,定义为正向应力与正向应变的比值。公式记为

E = σ / ε

其中,E 表示杨氏模数,σ 表示正向应力,ε 表示正向应变。

杨氏模量大 说明在 压缩或拉伸材料,材料的形变小。

7. 光纤位移传感器特性及应用

包括,光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器,使待测参数与进入调制区的光相互作用后,导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等)发生变化,称为被调制的信号光,在经过光纤送入光探测器,经解调后,获得被测参数。

8. 光纤位移传感器

光栅式传感器指的是采用光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器,它具有光学放大的作用,同时会发生误差平均效应,所以能够提高测量精度,光栅是利用光纤中的光敏性制作而成的。

光栅传感器的结构均由光源、主光栅、指示光栅、通光孔、光电元件这几个主要部分构成。

9. 光纤位移测量系统

直线度~位移传感器的输出都是直线型的~但是与标准直线有偏差

位移传感器的输出电信号与位移量之间关系的曲线图称为特性曲线(线性度)

10. 光纤位移传感器原理图

光纤传感器也分很多种,

用作位移测量的特点就是:抗干扰能力强,温度效应小,精度高。可进行接触式和非接触式测量。

光纤位移传感器的种类:光纤光栅应力转换后位移测量,fp干涉型位移测量,光反射型位移测量,干涉仪型位移测量等等。

灵敏度的话看你的应用,有报道的最高测量灵敏度达到10的负12方米左右。

11. 光纤位移传感器测位移

受超过70℃光纤变软,随着时间增长光纤老化或DB值衰减,严重高温光纤融化。

传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中,光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能,例如:抗电磁干扰和原子辐射的性能,径细、质软、重量轻的机械性能;绝缘、无感应的电气性能;耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等,它能够在人达不到的地方。