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

Wir haben uns der Herausforderung der Fernverschiebungsmessungen gestellt. Ihre dann, Glasfasern. Das Technische kann sowohl in der Grundlagenforschung als auch in der industriellen Produktion eingesetzt werden.

Mit der richtigen Einstellung kann die Verschiebung gemessen werden. Andere gemessene optische Faser. Diese Methologie eignet sich für den Einsatz in industriellen Umgebungen.

Der Benutzer muss nur die magnetische Waage auf der Leitplanke ziehen. Diese Methode könnte Einblicke in den Forschungsbereich der Glasfasersinne geben. Es kann verwendet werden, um andere Parameter wie Geschwindigkeit und Beschleunigung zu messen.

Erstellen Sie die Fiber Bragg Gitter mit der Scanphasenmaskentechnik. Verwenden Sie dafür Optische Fasern mit einem Modus, die sich seit einer Woche in einem wasserstoffbelasteten luftdichten Behälter befinden. Die Phase-Masken-Technik beinhaltet die Fokussierung eines Laserstrahls durch eine Phasenmaske auf eine optische Faser, um eine periodische Modulation seines Brechungsindexes zu erzeugen.

Sobald zwei Fasern eingeschrieben sind, legen Sie sie 48 Stunden lang in einen 100 Grad Celsius-Ofen, um restliche Wasserstoffe zu entfernen. Die abgerufenen Fasergitterparameter ändern sich nach dem Glühschritt nicht mehr. Implementieren Sie die Konstruktion der magnetischen Skala mit den entsprechenden Magneten.

Die Waage verfügt über Schlitze, um einen Satz zylindrischer Magnete entlang ihrer Länge zu halten. Der Nord- und Südpol der Permanentmagnete wechseln sich entlang der Skala mit einer Steigung von 10 Millimetern ab. Die Magnete in der Studie haben einen Durchmesser von 5 Millimetern und eine Magnetisierung von 750 Kiloampere pro Meter.

2 Detektoren, die in einer festen Entfernung voneinander gesetzt werden, fühlen unterschiedliche Kräfte, während sie sich entlang der Skala bewegen. Wählen Sie die Trennung, so dass die Kräfte eine Phasendifferenz von 90 Grad haben. Erstellen Sie in diesem Fall eine Edelstahlklemme, um die beiden Detektoren 22,5 Millimeter auseinander zuhalten.

Um den Sensor zu fertigen, beginnen Sie mit der Vorbereitung hitzehärtebares Faseroptik-Epoxid. Sobald das Epoxid fertig ist, erhalten Sie eines der beiden Fiber Bragg Gitter. Platzieren Sie ein Lineal neben der Faser.

Beginnend an einem Punkt direkt hinter dem Gitter, messen Sie etwa 10 Millimeter entlang der Faser und setzen Sie eine Markierung dort. Der Faseroptik-Stripper, entfernen Sie die Beschichtung von der markierten Position weg vom Gitter. Reinigen Sie die Oberfläche des verbleibenden Polymers mit alkohol- und staubfreiem Papier.

Wenn Sie fertig sind, nehmen Sie die Faser zu einem hochpräzisen Faserspalter, um den abgestreiften Bereich zu spalten. Richten Sie als Nächstes andere Elemente des Sensors ein. Legen Sie einen Permanentmagneten bei 150 Grad Celsius auf eine Kochplatte und legen Sie dann eine 15-Millimeter-Feder auf den Magneten.

Im Inneren der Feder Epoxy das Gitterende der vorbereiteten Faser zum Magneten. Lassen Sie das Epoxid bei 150 Grad Celsius für 30 Minuten aushärten. Um die Magnetfedergitterbaugruppe weiter zu erhalten.

Darüber hinaus haben ein verjüngtes und Gewinderohr, das über die Baugruppe gehen kann. Legen Sie die Baugruppe in das verjüngte Rohr. Drücken Sie den Magneten, um die Feder zu komprimieren.

Verwenden Sie Klebeband, um den Magneten in Position zu befestigen. Als nächstes legen Sie ein verjüngtes Endrohr am offenen Ende des Rohres ein. Sobald es an Ort und Stelle ist, erhalten Sie Glasfaser mit Epoxid an seinem Ende und legen Sie es in das Endrohr, um mit der internen Faser zu verbinden.

Den aufgetragenen Klebstoff auf einer Kochplatte bei 150 Grad Celsius aushärten. Lassen Sie die Faser parallel zur Oberfläche der Kochplatte ausgerichtet sein. Nach 30 Minuten die Baugruppe von der Kochplatte holen.

Entfernen Sie dann das Band, damit die Feder eine Kraft auftragen kann, um die Faser zu verengen. Fusion Spleiß und APC-Stil Single-Mode-Anschluss an das Ende der Faser aus dem Rohr kommen. Dies ist einer von zwei Detektoren nach dem Spleißen des Steckers.

Es ist bereit für den Einsatz im System. Wenn Detektoren aus beiden Fasern gemacht wurden, fixieren sie sie mit einer Schraube in den Schlitz der Klemme. Nehmen Sie die Klemme mit den Detektoren zum Prüfsystem.

Die Hauptkomponenten der Systeme sind eine Mikroverschiebungsplattform, die parallel zur magnetischen Skala verläuft. Ein Hochgeschwindigkeits-Wellenlängen-Verhörer mit eingebauter verstärkter spontaner Emission und ist Eine Stromquelle und ein optischer Spektrumanalysator mit einer Mindestauflösung von 200stel Nanometer. Montieren Sie die Klemme mit den Detektoren an der Mikroverschiebungsplattform.

Stellen Sie die Höhe der Detektoren über der magnetischen Skala ein und fixieren Sie die Klemme. Dieser Schaltplan gibt einen Überblick über das Prüfsystem nach dem Anschluss der Detektoren. Die Ausgabe des Verhörers geht in den ersten Hafen eines drei Port-Zirkulators.

Von dort geht das Licht auf die Detektoren über. Reflexionsspektren von den Detektoren passieren einen Becher und dann in den zweiten Port des Zirkulators. Der Ausgang des Zirkulators erfolgt in den optischen Spektrumanalysator.

Verwenden Sie eine Positionsreglerschaltung, um den Schrittmotor der Mikroverschiebungsplattform zu steuern. Schließen Sie diesen Controller und den Prüfer an einen Computer an. Positionieren Sie die Detektoren an verschiedenen Positionen entlang der Skala, um die Kraft auf den Fasern zu variieren.

Wenn sich die Detektoren in einer geeigneten Höhe über der Skala befinden, besteht eine sinusförmige Beziehung zwischen der Verschiebung entlang der Skala und den mittleren Wellenlängenverschiebungen aufgrund von Dehnungen in den Fasern, die unter statischen Bedingungen gemessen werden. Fixieren Sie die Detektoren in der Höhe, die ein Sinus erzeugt, und legen Sie Parameter für dynamische Messungen fest. Messen Sie die Wellenlängenverschiebungen, während Sie den Schrittmotor verwenden, um die Detektoren für eine Entfernung in eine Richtung zu bewegen, bevor Sie sie zur Ruhe bringen.

Fahren Sie dann mit den Messungen fort, während Sie die Detektoren in die entgegengesetzte Richtung bewegen. Führen Sie als Nächstes die Temperaturkalibrierung der Sensoren durch. Halten Sie die Sensoren an die Instrumente angeschlossen, entfernen Sie sie aber aus der Klemme.

Legen Sie dann die Sensoren auf eine Kochplatte. Messen Sie ihre zentrale Wellenlängenänderung bei Temperaturen von 25 bis 90 Grad Celsius. Statische Kalibriermessungen des vorgestellten Detektorsystems ergaben die Beziehung zwischen der Verschiebung und den beiden Fiber Bragg Gitterwellenlängenverschiebungen.

Die Wellenlängenverschiebungen betragen etwa einen halben Nanometer. Die Restfehler sind weniger als 10 Picometer. Dieses Diagramm zeigt die Fähigkeit der Detektoren, Vorwärts- und Rückwärtsbewegung zu identifizieren.

Zunächst mit Vorwärtsbewegung führt die mittlere Wellenlänge des Gitters Nummer 2 die der Gitterzahl 1 um eine Phase von 90 Grad. Dann stoppt und kehrt die Bewegung auf. Nun liegt die mittlere Wellenlänge des Gitters Nummer 2 hinter der der Gitterzahl 1 um 90 Grad zurück.

Diese Daten stellen mehrere Messungen dar, die durchgeführt werden, wenn Detektorgitter Nummer 1 so positioniert ist, dass ihre Polarität und die der magnetischen Skala identisch sind und Messungen durchgeführt werden, wenn die Polaritäten gegenüber liegen. Im Laufe von zehn Messungen sind diejenigen, bei denen Detektor und Waage die gleiche Polarität haben, stabiler. Hier ist die gemessene Wellenlänge als Funktion der Temperatur für die beiden Detektoren.

Bei Berücksichtigung von Temperaturstörungen ist die Temperaturempfindlichkeit der Detektoren gleich. Das ermöglicht eine Temperaturkompensation. Waren die Belastung der Kraft und die Temperatur war Versorgung.

Durch die Verdichtung der Feder mit einem Magneten ist entscheidend für den Erfolg mit der Technik. Diese Technik kann ein nützliches Werkzeug sein, um die magnetischen Stärken zu verwenden. Denn es erkennt die periodische Variation der magnetischen Kraft direkt.

Was sich dann in Verschiebung verwandelt.