Una medición de desplazamiento aleatorio mediante la combinación de una escala magnética y dos rejillas de fibra

Abordamos el desafío de las mediciones de desplazamiento de larga distancia. Tus fibras ópticas. La técnica se puede utilizar tanto en la investigación básica como en la producción industrial.

Con la configuración correcta se puede medir el desplazamiento. Otros medidos de la fibra óptica. Esta metotología es adecuada para su uso en entornos industriales.

El usuario sólo tiene que tirar de la escala magnética en el carril de protección. Este método podría proporcionar información sobre el área de investigación de los sentidos de fibra óptica. Se puede utilizar para medir otros parámetros como la velocidad y la aceleración.

Cree las rejillas de Fiber Bragg con la técnica de máscara de fase de escaneo. Para ello, utilice fibras ópticas de modo único que hayan estado en un contenedor hermético cargado de hidrógeno durante una semana. La técnica de máscara de fase consiste en enfocar un rayo láser a través de una máscara de fase en una fibra óptica para crear una modulación periódica de su índice de refracción.

Una vez que se inscriba dos fibras, colóquelas en un horno de 100 grados centígrados durante 48 horas para eliminar cualquier hidrógeno residual. Los parámetros de rejillas de fibra recuperadas ya no cambiarán después del paso de recocido. Implemente el diseño de la escala magnética con los imanes apropiados.

La báscula tiene ranuras para sostener un conjunto de imanes cilíndricos a lo largo de su longitud. Los polos norte y sur de los imanes permanentes se alternan a lo largo de la escala con un paso de 10 milímetros. Los imanes del estudio tienen 5 milímetros de diámetro y tienen una magnetización de 750 kiloamperios por metro.

2 detectores establecidos a una distancia fija aparte sentirán diferentes fuerzas a medida que se mueven a lo largo de la escala. Elija la separación para que las fuerzas tengan una diferencia de fase de 90 grados. En este caso crear una abrazadera de acero inoxidable para mantener los dos detectores 22,5 milímetros de distancia.

Para fabricar el sensor comience preparando epoxi de fibra óptica curable térmicamente. Una vez que el epoxi esté listo, obtenga una de las dos rejillas de Fiber Bragg. Coloque una regla junto a la fibra.

Comenzando en un punto justo más allá de la rejilla, mida aproximadamente 10 milímetros a lo largo de la fibra y coloque una marca allí. El destripador de fibra óptica, retire el recubrimiento de la posición marcada lejos de la rejilla. Limpie la superficie de cualquier polímero restante con papel libre de alcohol y polvo.

Cuando haya terminado, lleve la fibra a una cortadora de fibra de alta precisión para cortar la región desmontada. A continuación, configure otros elementos del sensor. Coloque un imán permanente en una placa caliente a 150 grados centígrados, luego coloque un resorte de 15 milímetros en la parte superior del imán.

Dentro del epoxi del resorte, el extremo de rejilla de la fibra preparada al imán. Deje que el epoxi se cure a 150 grados centígrados durante 30 minutos. Para continuar con el conjunto de rejilla de resorte del imán.

Además, tener un tubo cónico y roscado que puede pasar por encima del conjunto. Coloque el conjunto dentro del tubo cónico. Empuje el imán para comprimir el resorte.

Utilice cinta adhesiva para fijar el imán en su posición. A continuación, inserte un tubo de cola cónico en el extremo abierto del tubo. Una vez que esté en su lugar, obtenga fibra óptica con epoxi en su extremo e insértela en el tubo de cola para unirse con la fibra interna.

Curar el adhesivo aplicado en una placa caliente, a 150 grados centígrados. Tener la fibra orientada paralela a la superficie de la placa caliente. Después de 30 minutos recuperar el conjunto de la placa caliente.

A continuación, retire la cinta para permitir que el resorte aplique una fuerza, para estrechar la fibra. Empalme de fusión y conector de modo único estilo APC al extremo de la fibra procedente del tubo. Este es uno de los dos detectores después de empalmar el conector.

Está listo para su uso en el sistema. Cuando los detectores se han hecho de ambas fibras fijarlos en la ranura de la abrazadera utilizando un tornillo. Lleve la abrazadera con los detectores al sistema de pruebas.

Los componentes principales de los sistemas son una plataforma de microdes desplazamiento que es paralela a la escala magnética. Un interrogador de longitud de onda de alta velocidad con emisión espontánea amplificada incorporada y es una fuente de alimentación y un analizador de espectro óptico con un mínimo de 200ths de una resolución nanométrica. Monte la abrazadera con los detectores en la plataforma de microbúbrcer.

Ajuste la altura de los detectores por encima de la escala magnética y fije la abrazadera. Este esquema proporciona una visión general del sistema de pruebas después de que los detectores se han conectado. La salida del interrogador entra en el primer puerto de un circulador de tres puertos.

A partir de ahí, la luz pasa a los detectores. Los espectros de reflexión de los detectores pasan a través de un cupular, y luego en el segundo puerto del circulador. La salida del circulador se introduce en el analizador de espectro óptico.

Utilice un circuito de controlador de posición para controlar el motor paso a paso de la plataforma de microdesplazamiento. Conecte este controlador y el interrogador a un ordenador. Coloque los detectores en diferentes posiciones a lo largo de la escala para variar la fuerza en las fibras.

Cuando los detectores están a una altura adecuada por encima de la escala, hay una relación sinusoidal entre el desplazamiento a lo largo de la escala y las longitudes de onda centrales cambian debido a la tensión en las fibras medidas en condiciones estáticas. Fije los detectores a la altura que produce un sinusoides y establezca el parámetro para las mediciones dinámicas. Mida los cambios de longitud de onda mientras utiliza el motor paso a paso para mover los detectores en una dirección durante una distancia antes de ponerlos en reposo.

A continuación, continúe con las mediciones mientras mueve los detectores en la dirección opuesta. A continuación, realice la calibración de temperatura de los sensores. Mantenga los sensores conectados a los instrumentos, pero retírelos de la abrazadera.

A continuación, coloque los sensores en una placa caliente. Mida su cambio en la longitud de las ondas centrales a temperaturas de 25 a 90 grados centígrados. Las mediciones de calibración estáticas del sistema detector presentado revelaron la relación entre el desplazamiento y el cambio de longitud de onda de las dos rejillas de Fiber Bragg.

Los cambios de longitud de onda son aproximadamente medio nanómetro. Los errores residuales son menos de 10 picometros. Esta gráfica demuestra la capacidad de los detectores para identificar el movimiento hacia delante y hacia atrás.

Inicialmente con el movimiento hacia adelante, la longitud de onda central de la rejilla número 2 conduce a la de la rejilla número 1 por una fase de 90 grados. Luego, el movimiento se detiene y se invierte. Ahora, la longitud de onda central de la rejilla número 2 se retrasa en el número de rejilla 1 por 90 grados.

Estos datos representan múltiples mediciones realizadas cuando se coloca la rejilla del detector número 1, por lo que su polaridad y la de la escala magnética son las mismas y las mediciones realizadas cuando las polaridades son opuestas. En el transcurso de diez mediciones, aquellas en las que el detector y la escala tienen la misma polaridad son más estables. Aquí está la longitud de onda medida en función de la temperatura para los dos detectores.

Cuando se tiene en cuenta la interferencia de temperatura, la sensibilidad a la temperatura de los detectores es la misma. Lo que permite la compensación de temperatura. Estaban cargando la fuerza y la temperatura era el suministro.

Al comprimir el resorte con un imán es esencial para el éxito con la técnica. Esta técnica puede ser una herramienta útil para emplear las fuerzas magnéticas. Porque detectará la variación periódica de la fuerza magnética directamente.

Que luego se transforma en desplazamiento.