高精度反射式塑料光纖位移E+E傳感器
隨著當(dāng)今社會(huì)飛速發(fā)展，光纖位移E+E傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)靈活、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而在通信、城市建設(shè)、醫(yī)療、交通、能源和航天等工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用和良好的發(fā)展?jié)摿ΑＮ⑽灰茩z測(cè)是常規(guī)檢測(cè)的基礎(chǔ)，而光纖位移E+E傳感器可實(shí)現(xiàn)微距的非接觸測(cè)量，因此將光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于測(cè)量領(lǐng)域，成為技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)方向，備受人們關(guān)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(shù)指標(biāo)，近年來(lái)，高精度的位移測(cè)量越來(lái)越被人們所關(guān)注。現(xiàn)階段，在實(shí)際應(yīng)用中，光纖位移E+E傳感器仍存在測(cè)量范圍不大、線性度不高、抗干擾能力較差等問(wèn)題亟待解決。反射式光纖位移E+E傳感器的被測(cè)反射面與傳感探頭之間的距離發(fā)生改變時(shí)，接收的反射光強(qiáng)也會(huì)隨之變化，依據(jù)這一原理，通過(guò)信號(hào)處理后，待測(cè)位移量便可由反射光強(qiáng)度的變化來(lái)得出。設(shè)計(jì)了一個(gè)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(duì)光纖傳感探頭結(jié)構(gòu)和信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。首先通過(guò)對(duì)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(lái)代替先前的石英光纖。實(shí)驗(yàn)研究了光纖位移E+E傳感器的探測(cè)電壓信號(hào),以便提高光纖位移E+E傳感器的檢測(cè)精度。分析和驗(yàn)證了波導(dǎo)絲材料、驅(qū)動(dòng)脈沖電流、檢測(cè)線圈等參數(shù)對(duì)光纖位移E+E傳感器輸出電壓的影響規(guī)律。對(duì)檢測(cè)線圈進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定了E+E傳感器的各項(xiàng)參數(shù)值。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)磁致伸縮系數(shù)大、魏德曼效應(yīng)顯著的Fe-Ga材料作為波導(dǎo)絲,可明顯提高電-磁-機(jī)械能的轉(zhuǎn)換效率,獲得較大的檢測(cè)電壓信號(hào)。研制了新型Fe-Ga波導(dǎo)絲光纖位移E+E傳感器樣機(jī),并與Fe-Ni波導(dǎo)絲E+E傳感器進(jìn)行了性能對(duì)比。結(jié)果表明,與Fe-Ni波導(dǎo)絲相比,Fe-Ga波導(dǎo)絲光纖位移E+E傳感器的檢測(cè)信號(hào)明顯增強(qiáng),信噪比顯著提高,其檢測(cè)電壓信號(hào)幅值比Fe-Ni波導(dǎo)絲檢測(cè)電壓信號(hào)幅值提高了40mV,相應(yīng)的E+E傳感器精度提高了2倍。在此基礎(chǔ)上，對(duì)光纖E+E傳感器探頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探究對(duì)比，通過(guò)幾何光學(xué)分析，提出了一種兩發(fā)送一接收的組合式探頭結(jié)構(gòu)來(lái)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(gòu)建了基于數(shù)字鎖定放大器的信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)接收的雙路信號(hào)進(jìn)行處理，同時(shí)設(shè)計(jì)搭建了預(yù)處理電路，包括基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生裝置、LED驅(qū)動(dòng)電路、電流-電壓轉(zhuǎn)換電路、前置運(yùn)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(shè)的數(shù)字鎖定放大器，同時(shí)采用Multisim、Pro99SE等軟件進(jìn)行仿真，不斷完善設(shè)計(jì)方案。zui后通過(guò)整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)，完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理，并對(duì)課題工作進(jìn)行總結(jié)分析與展望。

高精度反射式塑料光纖位移E+E傳感器
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在0~3mm范圍內(nèi)E+E傳感器輸出與位移成線性關(guān)系，靈敏度為2.12mV/μm，線性度為0.6%，從而實(shí)現(xiàn)了在較大的測(cè)量范圍內(nèi)有很好的線性。此種設(shè)計(jì)很大程度的擴(kuò)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(cè)量缺點(diǎn)，使E+E傳感器精準(zhǔn)度得到極大的提高，并且考慮到了其對(duì)線性化精度的需要。