基于反射式塑料光纤传感器的微位移测量技术研究

近年来,高精度的位移测量精度要求越来越高,为响应这一需求,本文依据待测位移量可由反射光强变化得出的原理设计了一种基于塑料光纤的位移传感器.本文所涉及的光纤位移传感器以静态拉伸式杨氏模量测量实验中钢丝长度的微小变化为待测量进行设计.在整个传感器系统制作完成后,结果显示,在0~3mm的位移范围内,测量输出与实际位移成线性关系且线性度为0.6%,在较大位移区间内实现了具有良好线性度的测量,同时,根据实验结果测得灵敏度为2.13mV/μm,保证了测量的精准度.这种设计方法的使用扩大了塑料光纤的应用领域,同时,优化了传感器的精准度和线性化精度等性能指标.     

宽量程反射式光纤位移传感器的研究

分析了反射式光纤位移传感器的输出特性,设计了一种新的宽量程反射式光纤位移传感器。以传感器的输出及其相对应的实际位移训练神经网络,建立基于神经网络的传感器逆模型,将其用于传感器输出信号的处理,扩大了测量范围和提高了测量精度。     

双通道抛物线型多模光纤位移传感器输出特性

本文根据稳态输入条件下光纤输出光强的远场分布导出了发射光纤折射率为抛物线型分布时,双通道非对称光强反射式位移传感器的输出特性参量ф与移位d的关系,理论计算和实际测量的表明,输出特性曲线不存在所谓的光峰结构,输出特性参量φ与位移d是一一对应的单值关系。这种光纤位移传感器的灵敏度仅决定于传感器的结构参数,与不纤中传输的光强无关。改变传感器的结构参数即可改变传感器的测量范围和灵敏度。     

新型反射式光纤位移传感系统的研制

普通反射式光纤位移传感器的测量范围小，若用单片机对不同类型光纤位移传感器的输出信号进行处理，可研制出一种测量范围的新型的光纤位移传感系统。     

光纤束位移传感器的理论和试验研究

以单光纤线对为基础,介绍了适用于各种光纤束结构的光纤束位移传感器（OFBDS）的理论模型,它包括一个求和模型、一个积分模型和一个组合模型。因此,模拟和比较了不同光纤束的理论特性。试验证明了带有载波放大器系统的双同心光纤束传感器,以检验已开发的模型,并分析和计算了其灵敏度、线形范围、频率响应、分辨率和动态范围。所有理论和试验结果都能够为光纤束传感器的设计和实现提供数值指导。     

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。     

微型反射式横向位移光纤传感器研究

提出了一种测量横向位移的微型反射式光纤传感器，可用于测量物体相对传感器轴线垂直方向的微位移变化量。从光纤出射光场的光强分布函数出发，用数值积分的方法求解出了反射式横向位移传感器的光强调制曲线，进而设计了光纤传感探头和电路。结果表明，传感器的测量线性范围是1mm，分辨率达lμm。     

一种大量程光纤布拉格光栅位移传感器北大核心

光纤光栅位移传感器具有精度高、本质安全、体积小和易复用等特点,但受到敏感材料的局限,大量程光纤光栅位移传感器很难获得。针对该问题,提出并实现了一种大量程的光纤光栅位移传感器,其采用行星轮系与粘贴光纤光栅悬臂梁相结合的结构,通过变换减速比来获得各种大量程;利用有限元分析法对传感器悬臂梁材料和结构进行了优化设计,研究了不同量程时该类传感器的输出特性。结果显示,该传感器输出信号的波长漂移量与位移量有着很好的线性关系,最大量程可达2 000mm。     

差动式光纤微弯传感器

设计了一种新型的差动式光纤微弯传感器,并对传感器的位移特性和应变特性进行了实验研究。该传感器的特点是不仅可以测量位移、应力、应变等参量的大小,还可以判断参量的方向,且灵敏度比单一传感器增加一倍。实验证明,通过在传感器中加入变形齿限位装置和光纤定位槽,大大改善了差动式光纤微弯传感器的敏感性能和实用性。     

一种大量程光纤布拉格光栅位移传感器

光纤光栅位移传感器具有精度高、本质安全、体积小和易复用等特点,但受到敏感材料的局限,大量程光纤光栅位移传感器很难获得。针对该问题,提出并实现了一种大量程的光纤光栅位移传感器,其采用行星轮系与粘贴光纤光栅悬臂梁相结合的结构,通过变换减速比来获得各种大量程;利用有限元分析法对传感器悬臂梁材料和结构进行了优化设计,研究了不同量程时该类传感器的输出特性。结果显示,该传感器输出信号的波长漂移量与位移量有着很好的线性关系,最大量程可达2 000mm。     

F P干涉仪构成的光纤位移传感器

设计了一款基于光纤法布里 珀罗（F P）干涉仪型的位移传感器。首先将单模光纤和无芯光纤拼接在一起,把无芯光纤的末端切成平面,然后把该结构固定在精密位移平台上,最后在无芯光纤末端位置处垂直放置一面全反镜,构成一个复合的F P干涉仪。实验中,调节精密位移平台上的千分尺来改变无芯光纤与平面镜镜面的距离,从而改变F P干涉仪的腔长。实验结果表明,干涉仪的反射谱谐振峰中心波长随位移变化发生线性漂移,通过考察中心波长漂移量实现位移量的精确测量。实验获得传感器最大位移灵敏度为-80.95 pm/μm,测量最大位移量为160 μm。设计的光纤位移传感器结构简单,易制作及灵敏度高,在航空航天、海底探测等精度要求较高的微位移测量场合具有一定的应用前景。     

差动式光纤微弯传感器

设计了一种新型的差动式光纤微弯传感器,并对传感器的位移特性和应变特性进行了实验研究.该传感器的特点是不仅可以测量位移、应力、应变等参量的大小,还可以判断参量的方向,且灵敏度比单一传感器增加一倍.实验证明,通过在传感器中加入变形齿限位装置和光纤定位槽,大大改善了差动式光纤微弯传感器的敏感性能和实用性.     

差动式光纤微弯传感器

设计了一种新型的差动式光纤微弯传感器，并对传感器的位移特性和应变特性进行了实验研究。该传感器的特点是不仅可以测量位移、应力、应变等参量的大小，还可以判断参量的方向，且灵敏度比单一传感器增加一倍。实验证明，通过在传感器中加入变形齿限位装置和光纤定位槽，大大改善了差动式光纤微弯传感器的敏感性能和实用性。     

新型反射式光纤位移传感系统的研制

普通反射式光纤位移传感器的测量范围小，若用单片机对不同类型光纤位移传感器的输出信号进行处理，可研制一种新型光纤位移传感系统，使测量范围得以扩大。     

光纤传感器在带传动参数测量中的应用

提出一种用光纤传感器测量高速旋转构件微小位移量的新方法,实现了非接触式高速、高精度的位移测量。在介绍光纤传感器测量原理的基础上,得出光强与测距之间关系式。将光强转为电压信号,建立电压商值与测距之间的拟合公式。设计V带参数测量实验台,对V带稳定运转时其在轮槽中的径向位移进行测定,进而得出V带在带轮中的轨迹,测量出滑动角的大小。针对原有V带滑动角计算公式中的不足进行优化,得出新的滑动角计算公式。对比实验结果,新公式更接近实验结果,误差更小,为V带的精确设计提供理论依据。     

半导体激光器多路光纤位移传感器中光强对测量精度的影响

利用半导体激光器线性调频外差干涉原理及分频复用技术构成的新型光纤位移传感器，可同时进行多点位移测量。测量范围为±１ｍｍ，精度为±０．１５μｍ（３σ）。研究了光强因素对其测量精度的影响。     

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。     

对光纤位移传感器耦合效率的修正

采用积分的方法，算出了两光纤位移传感器的耦合效率，导出了光纤位移传感器耦合效率的解析表达工，并与常规理论计算的结果进行了比较。     

双同心圆光纤位移传感器测试系统改进及优化分析

光纤传感器是把光纤作为信息传输的重要媒质,是光纤、光通信技术持续发展的产物。在光传输过程中,由于受到各种主客观因素的影响,广播特征参量极易受到外界的干扰,需要准确把握光波特征参量变化情况,知道其物理量变化情况,这就需要充分发挥光纤位移传感器的作用。因此,本文作者以双同心圆光纤位移传感器为例,对其测试系统改进及优化予以了探讨。     

优化的RBF神经网络对光纤位移传感器温度补偿

在对光纤位移传感器进行温度标定的过程中,随着工作环境的变化,位移传感器的测量值会产生误差,从而使位移传感器在使用时随着环境温度的变化发生精度下降的情况.为减少这种漂移偏差,该文使用径向基(RBF)神经网络对位移传感器进行温度补偿,并采用自适应的设计思想寻找RBF函数中心.将位移量和环境温度作为输入,其输出为传感器输出电...