Eine Zufällige Verschiebungsmessung durch Kombination einer magnetischen Skala und zwei Faser-Bragg-Gitter

Lianqing Zhu; Lidan Lu; Wei Zhuang; Zhoumo Zeng; Mingli Dong

doi:10.3791/58182

Methodenartikel

Eine Zufällige Verschiebungsmessung durch Kombination einer magnetischen Skala und zwei Faser-Bragg-Gitter

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DOI:

10.3791/58182

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30. September 2019

Lianqing Zhu¹^,² , Lidan Lu³^,⁴ , Wei Zhuang²^,⁵ , Zhoumo Zeng³^,⁴ , Mingli Dong¹^,²

¹School of Instrument Science and Opto-electronics Engineering, Beijing Information Science and Technology University, ²Beijing Engineering Research Center of Optoelectronic Information and Instruments, Beijing Key Laboratory for Optoelectronics Measurement Technology, ³School of Precision Instrument & Opto-electronics Engineering, Tianjin University of Science and Technology, ⁴School of Precision Instrument and Opto-electronics Engineering, State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments, Tianjin University, ⁵School of Instrument and Opto-electronics Engineering, Hefei University of Technology

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Ein Protokoll zur Erstellung eines linearen Verdrängungssensors mit vollem Umfang, das zwei verpackte Faser-Bragg-Gitterdetektoren mit einer magnetischen Skala kombiniert, wird vorgestellt.

Zusammenfassung

Fernverschiebungsmessungen mit optischen Fasern waren schon immer eine Herausforderung sowohl in der Grundlagenforschung als auch in der industriellen Produktion. Wir entwickelten und charakterisierten einen temperaturunabhängigen Faser-Bragg-Gittersensor (FBG) basierenden Zufallsverschiebungssensor, der eine magnetische Skala als neuartigen Übertragungsmechanismus annimmt. Durch die Detektion von Verschiebungen von zwei FBG-Mittelwellenlängen kann eine Vollbereichsmessung mit einer magnetischen Skala erreicht werden. Zur Identifizierung der Drehrichtung des Motors im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn (in der Tat die Bewegungsrichtung des zu prüfenden Objekts) besteht eine sinusförmige Beziehung zwischen der Verschiebung und der mittleren Wellenlängenverschiebung des FBG; Wenn sich die Drehung gegen den Uhrzeigersinn abwechselt, zeigt die mittlere Wellenlängenverschiebung des zweiten FBG-Detektors eine führende Phasendifferenz von etwa 90° (+90°). Wenn sich die Drehung im Uhrzeigersinn abwechselt, zeigt die mittlere Wellenlängenverschiebung der zweiten FBG eine Verzögerungsphasendifferenz von etwa 90° (-90°) an. Gleichzeitig sind die beiden FBG-basierten Sensoren temperaturunabhängig. Wenn ein Fernmonitor ohne elektromagnetische Störungen benötigt wird, macht dieser auffällige Ansatz sie zu einem nützlichen Werkzeug zur Bestimmung der zufälligen Verschiebung. Diese Methode ist für die industrielle Produktion geeignet. Da die Struktur des gesamten Systems relativ einfach ist, kann dieser Verdrängungssensor in der kommerziellen Produktion eingesetzt werden. Darüber hinaus ist es ein Verschiebungssensor, kann es verwendet werden, um andere Parameter zu messen, wie Geschwindigkeit und Beschleunigung.

Einleitung

Optische faserbasierte Sensoren haben große Vorteile, wie Flexibilität, Wellenlängenteilungsmultiplexing, Fernüberwachung, Korrosionsbeständigkeit und andere Eigenschaften. Somit hat der optische Faserverschiebungssensor breite Anwendungen.

Zur Realisierung gezielter linearer Verschiebungsmessungen in komplexen Umgebungen werden verschiedene Strukturen der optischen Faser (z.B. das Michelson Interferometer¹, das Fabry-Perot Hohlrauminterferometer², das Faser-Bragg-Gitter³, Biegeverlust⁴) wurden in den letzten Jahren entwickelt. Der Biegeverlust e....