表面粗糙度测试仪中光纤传感器的设计

现有零件表面粗糙度测量大都是接触式测量,或者操作复杂,专业性强.针对这些问题,提出了利用光纤传感器实现表面粗糙度的现场非接触式测量.首先介绍了光纤位移传感器的工作原理,为了消除环境光和电源波动、噪声干扰对测试结果的影响,采用了双通道光纤传感器,介绍了双通道光纤传感器的原理,并设计了光纤传感器的尺寸和电路.最后对光纤传感器的性能进行了验证试验,试验结果证明该双通道光纤传感器用于测量零件的表面粗糙度是完全可行的.     

测量叶尖间缝变化光纤传感器的研究

根据叶尖间隙测量的要求,设计了一种新型的光纤传感器。它采用了单光纤传光、多组光纤束接收散射光的结构。发射光纤位于中心,周围均布多组接收光纤,通过各组接收光纤光强的比值运算,消除了叶尖表面反射率变化对测量结果的影响,也可减小叶尖表面与传感器端面夹角给测量结果带来的影响。在转速同步传感器的配合下,该传感器可以实时测量所有叶片的叶尖间隙。当叶片转速在0~12000 r/min之间变化时,叶尖间隙的测量范围为0~3mm,测量精度为25μm。     

光纤表面粗糙度传感器的改进

噪声光源、测量距离、表面粗糙度等主要参数都极大地影响了光纤粗糙度传感器的测量精度,为此提出了采用延时发生器和取样保持放大器来减小噪声源影响的改进表面粗糙度光纤传感器,得出最佳采样时间间隔为0.6514s,最后通过Origin的曲线拟合求出近似方程,由方程得到粗糙度参数R_z.     

基于SPR的光纤传感器的研究与实验

基于表面等离子体共振（SPR）的光纤传感器不仅具有SPR高灵敏性的特点,还发挥了光纤本身的诸多优点,具有广泛地研究和应用价值。在分析了光纤SPR原理的基础上,设计并实现了光纤SPR传感器,给出了系统结构模型。通过对不同质量分数的甘油溶液进行测试,获得了SPR光谱共振波长等随待测环境介质折射率变化的有效信息,证实了使用这种传感器进行环境介质检测的可行性。     

光纤传感器在叶尖间隙测量中的应用

介绍了叶片叶尖间隙测量的目的与意义,并分析了传统的测量方法的优缺点.在此基础上,采用了基于光纤传感的叶尖间隙测量技术对叶片叶尖的间隙进行非接触测量.该方法采用三组接收光纤的强度调制型光纤传感器接收叶尖表面的散射光,此传感器既可以消除光源波动、叶尖表面反射率变化对测量结果的影响,也可以大大减小叶尖表面不平度对测量结果的影响.     

便携式表面粗糙度测试仪设计

针对现有零件表面粗糙度测量仪器专业性强、操作复杂、现场测量能力差的问题,基于单片机和光纤传感器设计了一套便携式的表面粗糙度测试仪;首先介绍了光纤位移传感器和测试仪的的工作原理,然后对便携式表面粗糙度测试系统的硬件电路和软件进行了分析设计;该系统为零件表面粗糙度的现场测量提供了新途径.     

多光纤传感器数据融合测量表面误差的方法研究

提出了一种基于多光纤传感器数据融合测量表面粗糙度、平面度和平行度等误差的方法.研制了其测量实现系统;论述了光纤传感器测量表面粗糙度、平面度和平行度等误差的测量原理,以及其光电探测电路的设计;经实验表明该表面误差测量方法具有多误差同时快速测量的优点,为表面误差参数测量提供了新的思路和方法.     

光纤表面等离体激元共振传感器中光传播特性的理论分析

光纤表面等离体激元共振传感器是一种易于小型化的SPR传感器,常用于开发便携式传感检测设备,也可用于远距离实时在线检测.在本研究中,采用特制光纤作为导光介质来制作一种新的光纤SPR传感器.由于光纤中光传播相当复杂.仅凭过往经验来设计传感器将不能保证其检测精度.因此,针对本研究中光纤的特点,建立了光纤中光传播模型,并结合菲涅耳公式推导出该类光纤SPR传感器中光总反射系数与光波长的关系,最终绘制出理论SPR曲线并计算出共振波长.研究结果为该类光纤SPR传感器的设计及光谱分析提供了重要理论依据.     

非接触式微位移光纤传感器

本文描述了用于装配电子枪时控制阴极与第一栅极间距的光纤传感器的结构及其测量系统.传感器的测量范围为10～160μm,精度可达3.8%.讨论了影响传感器特性的若干因素,如制作工艺、表面粗糙度、倾斜度、环境温度和LED的光谱特性.     

表面等离子体共振传感器的仿真

为了得到基于相位检测、角度检测和波长检测的表面等离子体共振(SPR)生物传感器的高检测精度,利用Matlab建立了Kretschmann模型SPR传感器的数值仿真软件.系统地进行了棱镜折射率、测试介质折射率、金膜的厚度等因素对3种不同检测方式的SPR曲线的影响.理论分析结果表明:角度调制时与介质折射率增加时,SPR角也相应增加,相位检测对传感层的折射率具有选择性.     

光纤表面等离子体共振传感器研究进展

以光纤传输技术的表面等离子体共振技术有机结合的光纤表面等离子体共振传感器，是实现微量生物和化学活性物质定量测定的重要技术之一。介绍了表面等离子体共振的基本原理，表面等离子体共振光纤传感器的制作及应用的研究进展。     

基于LabVIEW搭建光纤SPR虚拟仿真设计平台

光纤表面等离子体共振(Surface plasmon resonance,SPR)传感器是一种将光纤纤芯作为激发SPR效应基体的新型传感器.本篇论文基于LabVIEW搭建虚拟仿真设计平台,依照材料参数与组件结构做理论计算,可即时改变尺寸及材料参数,了解SPR组件参数对感测效果的影响,找到最佳参数.以PMMA塑料光纤虚拟仿真结果显示,镀银薄膜40nm于光纤研磨表面上,能够制造出一个较佳的光纤SPR传感器;最后,以不同折射率的待测物进行仿真计算,得到共振波长与折射率关系.     

新型反射式光纤位移传感器的分析与设计

在传统反射式光纤位移传感基础上 ,提出了一种新型的可测量被测物体反射面与反射光纤端面绝对距离的光纤位移传感器的设计方法 ,并对其工作原理及特性进行了详细的分析和讨论。这种新的反射式光纤传感器可为绝对位移测量提供一种新的途径     

光纤高温传感器表面镀膜技术研究

在高温测试中,光纤高温传感器具有独特的优势,在制作光纤高温传感器过程中,镀膜技术是一个关键的环节。根据高温测试需要,选取了合适的镀膜材料,对氧化锌（ZnO）和氧化镁铝（MgAl2O4）的物理化学性质进行了介绍,同时根据材料特性选择了适合的镀膜方法,分别适用于黑体腔温度传感器的头部镀层和光纤光栅传感器表面镀膜,取得了良好的效果,达到了温度测量的要求。     

光纤传感器端面结构对反射面形状因子的消除作用分析

在光纤式叶尖间隙测量系统中，光源波动、光纤弯曲损耗、反射面粗糙度和反射面形状因子会降低测量精度，为此从光纤传感器端面结构入手分析了双圈型和三圈型端面结构对这些影响因素的消除作用。通过建立带反射面形状因子的单光纤对接收光功率函数模型，发现双圈型端面结构可以通过接收光功率的比值消除光源波动、光纤弯曲损耗以及粗糙度的影响。然而双圈型接收光功率的比值同时与间隙和反射面形状因子有关，因此单个比值无法消除反射面形状因子的影响，但可通过采用三圈型端面结构，用两组比值来消除反射面形状因子的影响。三圈型端面结构可以进一步消除双圈型端面结构不能消除的反射面形状因子影响，因此具有更为广泛的适应性。     

Absorption-based fiber optic surface plasmon resonance sensor: a theoretical evaluation

In this paper, an optical absorption based fiber optic surface plasmon resonance (SPR) sensor has been studied theoretically. The theoretical treatment is based on Kretschmann’s SPR theory and the Lorentz model that expresses a damped harmonic oscillator is included in the treatment for optical absorption in the sensing layer. The optical source considered is an un-polarized collimated beam. The light is coupled to the fiber using a microscope objective that focuses the beam at the center of the input face of the fiber. The effects of the parameters related to the sensing region, the light source and the optical fiber on the sensitivity and the operating range of the SPR sensor have been studied with the help of numerical calculations and computer simulations. It has been found that the excitation frequency in absorption-based fiber optic SPR sensor is an important parameter. The sensitivity is better for the lower off-resonance excitation frequency. The sensitivity and the operating range of the sensor are better for large value of the core diameter. The optimization of numerical aperture of the fiber, film thickness and the length of the sensing region is required to achieve the maximum sensitivity. Further, the increase in the extinction coefficient of the sample increases the sensitivity of the sensor while the decrease in the width of its absorption spectrum increases the sensitivity. The sensitivity and the operating range of the sensor are better for small values of the refractive index of the absorbing sample.     

DBR光纤激光应变传感研究

光纤激光器是一种信噪比很高的优质光源,具有光束质量好、窄线宽、高功率等优异的性能,将光纤激光器应用于传感,能弥补布拉格光栅传感的不足.通过利用光纤激光器构成的光纤激光传感器与光纤布拉格光栅传感器相比较,进行应变传感实验研究.实验结果说明光纤激光器型传感器具有更高信噪比和输出功率.与传统的布拉格光栅比较,输出信号的功率增大了23 dB,信噪比得到19 dB的提高.线宽减少了约1/5.     

Investigation on packages of fiber Bragg grating for use as embeddable strain sensor in concrete structure

The paper covers detailed investigation on encapsulation and packaging of fiber Bragg grating (FBG) for strain sensing of concrete structures in embeddable form. Non-uniform strain distribution due to imperfect curing of the epoxy and its effect on the FBG spectrum has been studied experimentally and correlated with theoretical simulation. For a specific package, an optimal curing condition has been found and shown to have good repeatability. The successfully packaged sensor has been embedded in a concrete structure and the response has been found to be linear. Response of the sensor under static loading condition is compared with surface mountable electrical resistance strain gauge (ERSG) and embeddable type EFPI (extrinsic Fabry Perot interferometer) fiber optic sensor. The sensor has also been tested under dynamic loading of the structure.