Un abonnement JoVE est requis pour visualiser ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre période d'essai gratuite.

Article de méthode

Une mesure de déplacement aléatoire en combinant une échelle magnétique et deux gratings de vantardise de fibre

5.7K vues

⸱

DOI :

10.3791/58182

⸱

30 septembre 2019

 ,  ,  ,  , 

Dans cet article

Résumé

Un protocole pour créer un capteur de déplacement linéaire à pleine portée, combinant deux détecteurs de grille de vantardise bragg en fibre emballés avec une échelle magnétique, est présenté.

Résumé

Les mesures de déplacement à longue distance à l'aide de fibres optiques ont toujours été un défi tant dans la recherche fondamentale que dans la production industrielle. Nous avons développé et caractérisé un capteur de déplacement aléatoire à base de fibres bragg (FBG) indépendant de la température qui adopte une échelle magnétique comme un nouveau mécanisme de transfert. En détectant les décalages de deux longueurs d'onde du centre FBG, une mesure à pleine portée peut être obtenue à l'échelle magnétique. Pour l'identification de la direction de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre du moteur (en fait, la direction du mouvement de l'objet à tester), il existe une relation sinusoïdale entre le déplacement et le décalage de longueur d'onde centrale du FBG; à mesure que la rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre alterne, le décalage de longueur d'onde centrale du deuxième détecteur FBG montre une différence de phase de pointe d'environ 90 degrés. Au fur et à mesure que la rotation dans le sens des aiguilles d'une montre alterne, le décalage de longueur d'onde centrale du deuxième FBG affiche une différence de phase de retard d'environ 90 degrés (-90 degrés). Dans le même temps, les deux capteurs à base de FBG sont indépendants de la température. S'il y a un besoin d'un moniteur à distance sans aucune interférence électromagnétique, cette approche frappante en fait un outil utile pour déterminer le déplacement aléatoire. Cette méthodologie est appropriée pour la production industrielle. Comme la structure de l'ensemble du système est relativement simple, ce capteur de déplacement peut être utilisé dans la production commerciale. En plus d'être un capteur de déplacement, il peut être utilisé pour mesurer d'autres paramètres, tels que la vitesse et l'accélération.

Introduction

Les capteurs à fibres optiques présentent de grands avantages, tels que la flexibilité, le multiplexage de la division de longueur d'onde, la télésurveillance, la résistance à la corrosion et d'autres caractéristiques. Ainsi, le capteur de déplacement de fibre optique a de larges applications.

Pour réaliser des mesures de déplacement linéaireciblées dans des environnements complexes, diverses structures de la fibre optique (par exemple, l'interféromètre Michelson1, l'interféromètre de cavité Fabry-Perot2, la fibre Bragg rrating3, le perte de flexion4

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Protocole

1. Fabrication de la fibre Bragg râpage

  1. Pour améliorer la photosensibilité du noyau de fibre, mettez une fibre standard à mode unique dans une boîte hermétique chargée d'hydrogène pendant 1 semaine.
  2. Fabriquez la fibre Bragg grille à l'aide de la technique de balayage phase-masque et une fréquence doublée, laser à ondes continues argon-ion à une longueur d'onde de 244 nm.
    1. Concentrez-vous sur la fibre optique avec une lentille cylindrique et un faisceau laser ultraviolet (UV). Imprimez la grille (modulation périodique de l'indice de réfraction) dans le noyau photosensible à l'aide d'un masque de phase (parallèle à l'axe de fibre) placé devant....

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Résultats

La distance, allant de 1 mm à 3 mm11,entre l'échelle magnétique et le détecteur a permis la détection du déplacement linéaire avec une fonction sinusoïdale. Une distance de 22,5 mm entre deux détecteurs a permis à cette approche de réaliser la détection de la direction du mouvement d'un objet avec une différence de phase de 90 degrés. Les deux détecteurs ont été séparés l'un de l'autre pour(m - 1/4) (m est un entier positif) et (m - 1 /4).......

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Discussion

Nous avons démontré une nouvelle méthode pour les mesures aléatoires de déplacement linéaire en combinant une échelle magnétique et deux grilles de Bragg de fibre. Le principal avantage de ces capteurs est le déplacement aléatoire sans limitation. L'échelle magnétique utilisée ici a généré une périodicité du champ magnétique à 10 mm, bien au-delà des limites pratiques des capteurs de déplacement de fibres optiques classiques, tels que le déplacement mentionné par Lin et al.7 et Li et al.

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Déclarations de divulgation

Les auteurs n'ont rien à révéler.

Remerciements

Les auteurs remercient le Laboratoire d'optique pour leur équipement et sont reconnaissants pour leur soutien financier par le biais du Programme pour les boursiers Changjiang et l'équipe de recherche innovante à l'Université et le ministère de l'Éducation de la Chine.

....

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
ASEOPtoElectronics Technology Co., Ltd.Ordinateur 1525nm-1610nm
Thinkpadwin10
couperet à fibre / CT-32Fujikurale diamètre de 125
fibre optique époxy /DP420henkel-loctiteRapport 2:1
interrogateurBISTUtaux d’échantillonnage : pilote de moteur 17kHz
ZolixPSMX25
à trois portsThorlab
Thorlab50:50
/OSAFujikuraAQ6370D
aimant permanentShanghai Sichi Magnetic Industry Co., Ltd.D5x4mm
tuyau en formede plastique Topphotonics source d’alimentation
RIGOLpuissance réglable
fibre monomodeCorning9/125um
RessorttengluowujinD3x15mm
contrôleurde
circulateur optique Couple optique Analyseur de spectre optique moteur pas à pas JF24D03M

Références

  1. Salcedadelgado, G., et al. Adaptable Optical Fiber Displacement-Curvature Sensor Based on a Modal Michelson Interferometer with a Tapered Single Mode Fiber. Sensors. 17 (6), 1259(2017).
  2. Milewska, D., Karpienko, K., Jędrzejewska-Szczerska, M.

Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.

Réimpressions et autorisations

Explorer plus d’articles

Capteur à fibre optiquecompensation de températuretechnique du masque de phasedétection du décalage de longueur d'ondedétection industrielleplateforme de micro-déplacementanalyseur de spectre optique