高精度反射式塑料光纖位移E+E傳感器的詳細資料:
高精度反射式塑料光纖位移E+E傳感器
隨著當今社會飛速發(fā)展,光纖位移E+E傳感器具有結構簡單、設計靈活、價格低廉等優(yōu)點,因而在通信、城市建設、醫(yī)療、交通、能源和航天等工業(yè)中有著廣泛的應用和良好的發(fā)展?jié)摿?。微位移檢測是常規(guī)檢測的基礎,而光纖位移E+E傳感器可實現(xiàn)微距的非接觸測量,因此將光纖傳感技術應用于測量領域,成為技術發(fā)展的主導方向,備受人們關注。
高精度反射式塑料光纖位移E+E傳感器
靈敏度和線性度是位移E+E傳感器的主要技術指標,近年來,高精度的位移測量越來越被人們所關注。現(xiàn)階段,在實際應用中,光纖位移E+E傳感器仍存在測量范圍不大、線性度不高、抗干擾能力較差等問題亟待解決。反射式光纖位移E+E傳感器的被測反射面與傳感探頭之間的距離發(fā)生改變時,接收的反射光強也會隨之變化,依據(jù)這一原理,通過信號處理后,待測位移量便可由反射光強度的變化來得出。設計了一個基于塑料光纖和數(shù)字鎖定放大器的高精度塑料光纖位移E+E傳感器。采用芯徑大的塑料光纖作為傳光及E+E傳感器件,并對光纖傳感探頭結構和信號處理系統(tǒng)進行改進。首先通過對傳統(tǒng)的光纖位移E+E傳感器的分析研究,創(chuàng)新性的提出以芯徑大的塑料光纖來代替先前的石英光纖。實驗研究了光纖位移E+E傳感器的探測電壓信號,以便提高光纖位移E+E傳感器的檢測精度。分析和驗證了波導絲材料、驅動脈沖電流、檢測線圈等參數(shù)對光纖位移E+E傳感器輸出電壓的影響規(guī)律。對檢測線圈進行了優(yōu)化設計,基于實驗數(shù)據(jù)確定了E+E傳感器的各項參數(shù)值。實驗發(fā)現(xiàn)磁致伸縮系數(shù)大、魏德曼效應顯著的Fe-Ga材料作為波導絲,可明顯提高電-磁-機械能的轉換效率,獲得較大的檢測電壓信號。研制了新型Fe-Ga波導絲光纖位移E+E傳感器樣機,并與Fe-Ni波導絲E+E傳感器進行了性能對比。結果表明,與Fe-Ni波導絲相比,Fe-Ga波導絲光纖位移E+E傳感器的檢測信號明顯增強,信噪比顯著提高,其檢測電壓信號幅值比Fe-Ni波導絲檢測電壓信號幅值提高了40mV,相應的E+E傳感器精度提高了2倍。在此基礎上,對光纖E+E傳感器探頭結構進行了探究對比,通過幾何光學分析,提出了一種兩發(fā)送一接收的組合式探頭結構來制作光纖位移E+E傳感器。其次,介紹了反射式光纖位移E+E傳感器和數(shù)字鎖定放大器的基本原理,并構建了基于數(shù)字鎖定放大器的信號處理系統(tǒng)對接收的雙路信號進行處理,同時設計搭建了預處理電路,包括基于單片機的信號發(fā)生裝置、LED驅動電路、電流-電壓轉換電路、前置運算放大電路等。再次,從硬件和軟件兩方面入手,闡述了基于TMS320F2812設的數(shù)字鎖定放大器,同時采用Multisim、Pro99SE等軟件進行仿真,不斷完善設計方案。zui后通過整個系統(tǒng)的檢測,完成對數(shù)據(jù)的處理,并對課題工作進行總結分析與展望。
高精度反射式塑料光纖位移E+E傳感器
實驗結果顯示,在0~3mm范圍內E+E傳感器輸出與位移成線性關系,靈敏度為2.12mV/μm,線性度為0.6%,從而實現(xiàn)了在較大的測量范圍內有很好的線性。此種設計很大程度的擴大了塑料光纖的使用范圍,并且克服了E+E傳感器原始的測量缺點,使E+E傳感器精準度得到極大的提高,并且考慮到了其對線性化精度的需要。
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