Misurazione a spostamento casuale combinando una scala magnetica e due griglie in fibra Bragg

Abbiamo affrontato la sfida delle misurazioni dello spostamento a lunga distanza. Allora, fibre ottiche. Il tecnico può essere utilizzato sia nella ricerca di base che nella produzione industriale.

Con il giusto set up è possibile misurare lo spostamento. Altro misurato della fibra ottica. Questa metologia è appropriata per l'uso in ambienti industriali.

L'utente deve solo tirare la scala magnetica sul guard rail. Questo metodo potrebbe fornire informazioni sull'area di ricerca dei sensi della fibra ottica. Può essere usato per misurare altri parametri come velocità e accelerazione.

Create le griglie Fiber Bragg con la tecnica della maschera di fase di scansione. Per questo, utilizzare fibre ottiche monomodale che sono state in un contenitore ermetico caricato a idrogeno per una settimana. La tecnica della maschera di fase prevede la messa a fuoco di un raggio laser attraverso una maschera di fase su una fibra ottica per creare una modulazione periodica del suo indice di rifrazione.

Una volta incise due fibre, posizionarle in un forno a 100 gradi celsius per 48 ore per rimuovere l'idrogeno residuo. I parametri delle griglie in fibra recuperate non cambieranno più dopo la fase di ricottura. Implementare il design della scala magnetica con i magneti appropriati.

La scala ha fessure per contenere un insieme di magneti cilindrici lungo la sua lunghezza. I poli nord e sud dei magneti permanenti si alternano lungo la scala con un passo di 10 millimetri. I magneti nello studio hanno un diametro di 5 millimetri e hanno una magnetizzazione di 750 kiloampere per metro.

2 rivelatori impostati a una distanza fissa l'uno dall'altro sentiranno forze diverse mentre si muovono lungo la scala. Scegli la separazione in modo che le forze abbiano una differenza di fase di 90 gradi. In questo caso creare un morsetto in acciaio inossidabile per tenere separati i due rivelatori a 22,5 millimetri di distanza.

Per fabbricare il sensore iniziare preparando la fibra ottica polimerizzabile termicamente epossidica. Una volta che l'epossidico è pronto, prendi una delle due griglie Fiber Bragg. Posizionare un righello accanto alla fibra.

Partendo da un punto appena oltre la griglia, misurare circa 10 millimetri lungo la fibra e posizionare un segno lì. La spogliarellista in fibra ottica, rimuovere il rivestimento dalla posizione contrassegnata lontano dalla griglia. Pulire la superficie di qualsiasi polimero rimanente con carta priva di alcol e polvere.

Al termine, portare la fibra in una mannaia in fibra di alta precisione per scindere la regione spogliata. Impostare quindi altri elementi del sensore. Mettere un magnete permanente su una piastra calda a 150 gradi celsius, quindi posizionare una molla di 15 millimetri sopra il magnete.

All'interno della molla epossidica l'estremità della griglia della fibra preparata al magnete. Lasciare che l'epossidico curi a 150 gradi Celsius per 30 minuti. Per continuare a ottenere l'assemblaggio della griglia a molla del magnete.

Inoltre, avere un tubo affusolato e filettato che può andare oltre l'assieme. Mettere l'assieme all'interno del tubo affusolato. Spingere il magnete per comprimere la molla.

Utilizzare il nastro adesivo per fissare il magnete in posizione. Quindi, inserire un tubo di coda affusolato all'estremità aperta del tubo. Una volta in posizione, ottenere la fibra ottica con epossidica alla sua estremità e inserirla nel tubo di coda per legare con la fibra interna.

Polimerizza l'adesivo applicato su una piastra calda, a 150 gradi celsius. Avere la fibra orientata parallela alla superficie della piastra calda. Dopo 30 minuti recuperate l'assieme dalla piastra calda.

Quindi, rimuovere il nastro per consentire alla molla di applicare una forza, per straiten la fibra. Giunzione fusion e connettore mono modalità stile APC fino all'estremità della fibra proveniente dal tubo. Questo è uno dei due rilevatori dopo aver giunzione il connettore.

È pronto per l'uso nel sistema. Quando i rivelatori sono stati fatti di entrambe le fibre, fissarle nello slot del morsetto usando una vite. Portare il morsetto con i rilevatori al sistema di test.

I componenti principali dei sistemi sono una piattaforma a micro cilindrata parallela alla scala magnetica. Un interrogatore di lunghezza d'onda ad alta velocità con emissione spontanea amplificata ed è una fonte di energia e un analizzatore di spettro ottico con un minimo di 200 ° di risoluzione nanometrica. Montare il morsetto con i rilevatori sulla piattaforma di micro cilindrata.

Regolare l'altezza dei rivelatori al di sopra della scala magnetica e fissare il morsetto. Questo schema fornisce una panoramica del sistema di test dopo che i rilevatori sono stati collegati. L'uscita dell'interrogante va nel primo porto di un circolatore a tre porte.

Da lì, la luce passa ai rivelatori. Gli spettri di riflessione dai rivelatori passano attraverso un cupulare, e poi alla seconda porta del circolatore. L'uscita dal circolatore viene immessa nell'analizzatore dello spettro ottico.

Utilizzare un circuito del controller di posizione per controllare il motore stepper della piattaforma di micro cilindrata. Collegare questo controller e l'interrogante a un computer. Posizionare i rivelatori in diverse posizioni lungo la scala per variare la forza sulle fibre.

Quando i rivelatori si trovano ad un'altezza adeguata al di sopra della scala, c'è una relazione sinusoidale tra lo spostamento lungo la scala e le lunghezze d'onda del centro si sposta a causa dello sforzo nelle fibre misurate in condizioni statiche. Fissare i rivelatori all'altezza che produce un sinusoide e impostare un parametro per le misurazioni dinamiche. Misurare i cambiamenti di lunghezza d'onda durante l'utilizzo del motore stepper per spostare i rivelatori in una direzione per una distanza prima di portarli a riposo.

Quindi continuare le misurazioni mentre si spostano i rivelatori nella direzione opposta. Eseguire quindi la calibrazione della temperatura dei sensori. Tenere i sensori collegati agli strumenti ma rimuoverli dal morsetto.

Quindi posizionare i sensori su una piastra calda. Misurare il cambiamento della lunghezza centrale delle onde a temperature da 25 a 90 gradi celsius. Misurazioni statiche di calibrazione del sistema di rivelatore presentato, hanno rivelato la relazione tra lo spostamento e lo spostamento della lunghezza d'onda delle griglie di Bragg in fibra.

Gli spostamenti della lunghezza d'onda sono di circa mezzo nanometro. Gli errori residui sono meno di 10 picometri. Questo grafico dimostra la capacità dei rivelatori di identificare il movimento in avanti e inverso.

Inizialmente con il movimento in avanti, la lunghezza d'onda centrale del numero di griglia 2 conduce quella della griglia numero 1 con una fase di 90 gradi. Quindi, il movimento si ferma e si inverte. Ora, la lunghezza d'onda centrale del numero di grattugiatura 2 è in ritardo rispetto alla grattugiatura numero 1 per 90 gradi.

Questi dati rappresentano più misurazioni effettuate quando il rivelatore grattugiato numero 1 è posizionato in modo che la sua polarità e quella della scala magnetica siano le stesse e le misurazioni effettuate quando le polarità sono opposte. Nel corso di dieci misurazioni, quelle in cui il rivelatore e la scala hanno la stessa polarità sono più stabili. Ecco la lunghezza d'onda misurata in funzione della temperatura per i due rivelatori.

Quando si tiene conto dell'interferenza della temperatura, la sensibilità alla temperatura dei rivelatori è la stessa. Il che consente la compensazione della temperatura. Stavano caricando la forza e la temperatura era di alimentazione.

Comprimere la molla con un magnete è essenziale per il successo con la tecnica. Questa tecnica può essere uno strumento utile per impiegare i punti di forza magnetici. Perché rileverà direttamente la variazione periodica della forza magnetica.

Che viene poi trasformato in spostamento.