光纤位移传感器的工作原理

发送光纤发射光束被测目标反射型光敏元件接收光束(a)光源接收光纤光源光敏元件

发射光束接收光束

B2 C被测目标

探头到被测

目标平面距离 A

B1

(b)

结构及原理:

当光纤探头端部紧贴被测件时,发射光纤中的光不能反射到接收光纤中去,接收光纤中无光信号;当被测表面逐渐远离光纤探头时,发射光纤照亮被测表面的面积越来越大,于是相应的发射光锥和接收光锥重合面积B1越来越大,因而接收光纤端面上被照亮的B2区也越来越大,有一个线性增长的输出信号; 当整个接收光纤被全部照亮时,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时, 被反射光照亮的B2面积大于C, 部分反射光没有反射进接收光纤, 接收到的光强逐渐减小,光敏输出器的输出信号逐渐减弱,进入曲线的后坡区。

输出坡坡前光峰后可用于距离较远而灵敏度、线性度和精度要求不高

微米级的位移测量

O位移的测量

测量表面状态

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光纤探头的端部,发射光纤与接收光纤分布: 随机分布;半球形对开分布;共轴内发射分布;

发射光纤与接收光纤的分布

光纤位移传感器的一个典型范例：

发射、接收各300根光纤组成一根0.762mm的光缆。光纤内芯是折射率为1.62的火石玻璃,包层是折射率为1.52的玻璃。光缆的后部被分成两支,一支用于发射光,一支用于接收光。光源是2.5V的白炽灯泡,而接收光信号的敏感元件是光电池。光敏检测器输出与接收到的光强成正比的电信号。对于每0.25μm位移产生1V的电压输出,分辨率是0.025μm。

遮断型发送光纤接收光纤

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