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            加拿大Roctest公司光纖位移傳感器的工作原理及其仿真|埃登威自動化系統(tǒng)設備（上海）有限公司
    
        
    
            
    
		
    
    
        加拿大Roctest公司光纖位移傳感器的工作原理及其仿真應用介紹
    
        為你分享：《光纖位移傳感器的工作原理及其仿真》
    
 一、引言
    
 光纖傳感器與傳統(tǒng)的各類傳感器相比有一系列獨特的優(yōu)點，如靈敏度高、抗電磁干擾、耐腐蝕、電絕緣性好、防爆、光路有可撓曲性、結構簡單、體積小和重量輕等。所以，光纖傳感器已經成為機載光學傳感器的必然發(fā)展趨勢。其他產品：微量氧分析儀,藥品殘氧儀,露點儀,熱導氣體分析儀,GE流量計,OX-1氧傳感器,頂空分析儀,紅外氣體分析儀,高溫濕度儀,西門子U23分析儀,ppb微量水分析儀,OXY.IQ氧分析儀,煙氣濕度儀,燃氣熱值儀,Kaye溫度驗證儀,L&W白度,儀激光氧分析儀,壓縮空氣露點儀,干燥機露點儀,激光氣體分析儀,便攜式露點儀,便攜式微量氧分析儀|中國分公司
    
 加 拿大Roctest公司生產了一種商業(yè)用途的光纖位移傳感器（Fiber-Optic Linear Position & Displacement Sensor, FO－LPDS），這種傳感器使用了Fizeau干涉儀解調**技術（US patent #5202939/#5392117），具有結構簡單、精度高和響應快的優(yōu)點，目前已經在土木工程領域得到了成功的應用。本文將詳細介紹該種傳感器的原理 和用途。加拿大Roctest公司光纖位移傳感器的工作原理及其仿真
    
 
    
 二、 組成結構和工作原理
    
 1、傳感器結構
    
 傳感器的簡略結構如圖1所示，其連桿可以水平方向移動，在連桿上固定了薄膜Fizeau干涉儀（TFFI），它的詳細構造如圖2所示。
    
        深圳市新世聯(lián)科技有限公司為OEM廠商提供傳感器銷售和傳感器技術支持服務。
    
 2、工作原理
    
 （1）光信號調制
    
 實際使用時將傳感器與讀數(shù)器（Demodulator）連接，讀數(shù)器中白光二極管光源發(fā)出的光從連接讀數(shù)器的光纖的一端入射，傳輸?shù)竭B接Fabry- Perot傳感器，再由多模光纖射出，照射在TFFI干涉儀（光楔）的表面。當TFFI水平移動時，照點的位置也會不同。光楔上下兩個表面都鍍有半反射 膜，因而構成了Fabry-Perot腔體。當讀數(shù)器發(fā)射的白光的一部分被**個半反射鏡反射后，其余的白光穿過Fabry-Perot腔體，且再一次被 **個半反射鏡反射回來，兩束反射光相互干涉，使得原來入射白光的光譜被調制。
    
 假設光楔的材料是玻璃，取其折射率n=1.6，入射白光二極管波長范圍根據(jù)文獻[1]取為600nm～1750nm。根據(jù)圖2，光楔上下表面反射光的光程差為2nh，假設光源光譜所有頻率光波的振幅皆為a，兩束光在相遇點發(fā)生干涉時的相位差為d，光楔面的反射率為R，透射率為1-R，則合成振幅y為：y=a+aRe-iδ                                    （1）
    
 據(jù)歐拉公式e-iδ＝cosδ－isinδ，可得：y(t)=a(1+ Rcosδ－iRsinδ)                        （2）
    
 光強與光波振幅的平方成正比，設光波相遇點的光強度為I，則：
    
 I＝y(tǒng)(t)×y(t)*＝a2(1+R2+2Rcosδ)                 （3）
    
 對于TFFI的某個位置，光楔面的高度為h，不同波長l的光對應的干涉相位差δ為：加拿大Roctest公司光纖位移傳感器的工作原理及其仿真
    
 δ＝（2nh/l）×2p＝4pnh/l                    （4）
    
 光強I的極值為：
    
 I＝a2（1+R2+2R）                              （5）
    
 在 TFFI干涉儀中，為了形成光的反射面，需要在光楔的上下表面各鍍上一層膜，而鍍膜具有一定的厚度，所以鍍膜上下表面的反射光將形成干涉，會影響測量結 果。因此，鍍膜的厚度應控制在光源中心波長的1/4，例如光源波長為600nm~1000nm，則鍍膜厚度為800nm（假設鍍膜材料的折射率為1），這 樣鍍膜上下表面大部分的反射光相位差為180°，強度被衰減。
    
在圖2所示的坐標系中，設入射點距坐標原點的距離為x，光楔的傾斜角度為a，此時對應的光楔面高度為h：
    
 h＝7＋xtga （mm）                         （6）
    
 tga＝18/25000＝7.2′10-4
    
 這里取x＝12.5mm=12500mm來計算傳感器調制光的強度分布，將x的值代入（6）式可得h＝16mm，代入（4）式得到d，再把d代入（3）式即可得到光強I。取光源波長范圍0.6mm～1.75mm，光楔鍍膜反射率R＝0.5，則可以得到如圖3所示的光強分布圖。加拿大Roctest公司光纖位移傳感器的工作原理及其仿真
    
 
    

    
	 可見，在光源光譜范圍內部分波長處產生了有限個干涉極大值。顯然，在傳感器所在的不同位置，TFFI對光源的調制情況是不同的，即干涉極大值對應的波長值會發(fā)生變化。在波長l較小處，干涉極大值的波峰也較密。  

    

    
	更多加拿大Roctest公司光纖位移傳感器的工作原理及其仿真信息請直接致電埃登威上海021-55581219 

    
 
    
    
    

	
    

        
    
    
    
    
    
        
        
        
        
        
    
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