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

Sommario

Viene presentato un protocollo per creare un sensore di spostamento lineare a tutta gamma, combinando due rilevatori di griglia Bragg in fibra confezionati con una scala magnetica.

Abstract

Le misurazioni dello spostamento a lunga distanza con fibre ottiche sono sempre state una sfida sia nella ricerca di base che nella produzione industriale. Abbiamo sviluppato e caratterizzato un sensore di spostamento casuale basato sulla griglia a fibra Bragg (FBG) indipendente dalla temperatura che adotta una scala magnetica come nuovo meccanismo di trasferimento. Rilevando gli spostamenti di due lunghezze d'onda del centro FBG, è possibile ottenere una misurazione a tutto campo con una scala magnetica. Per l'identificazione della direzione di rotazione in senso orario e antiorario del motore (in realtà, la direzione di movimento dell'oggetto da testare), c'è una relazione sinusoidale tra lo spostamento e lo spostamento della lunghezza d'onda centrale dell'FBG; man mano che la rotazione in senso antiorario si alterna, lo spostamento della lunghezza d'onda centrale del secondo rivelatore FBG mostra una differenza di fase iniziale di circa 90 gradi (90 gradi). Man mano che la rotazione in senso orario si alterna, lo spostamento della lunghezza d'onda centrale del secondo FBG mostra una differenza di fase in ritardo di circa 90 gradi (-90o). Allo stesso tempo, i due sensori basati su FBG sono indipendenti dalla temperatura. Se c'è bisogno di un monitor remoto senza alcuna interferenza elettromagnetica, questo approccio sorprendente li rende uno strumento utile per determinare lo spostamento casuale. Questa metodologia è appropriata per la produzione industriale. Poiché la struttura dell'intero sistema è relativamente semplice, questo sensore di spostamento può essere utilizzato nella produzione commerciale. Oltre ad essere un sensore di spostamento, può essere utilizzato per misurare altri parametri, come la velocità e l'accelerazione.

Introduzione

I sensori ottici a base di fibra presentano grandi vantaggi, come flessibilità, multiplexing di divisione della lunghezza d'onda, monitoraggio remoto, resistenza alla corrosione e altre caratteristiche. Pertanto, il sensore di spostamento della fibra ottica ha ampie applicazioni.

Per realizzare misurazioni mirate di spostamento lineare in ambienti complessi, varie strutture della fibra ottica (ad esempio, l'interferometro Michelson¹, l'interferometro della cavità Fabry-Perot², la griglia in fibra Bragg³, il negli ultimi anni sono state sviluppate perdite di flessione

Protocollo

1. Fabbricazione della fibra Bragg grating

1. Per migliorare la fotosensibilità del nucleo in fibra, mettere una fibra standard a modalità singola in un contenitore ermetico carico di idrogeno per 1 settimana.
2. Fabbricare la griglia in fibra Bragg utilizzando la tecnica di scansione della maschera di fase e un laser a zigonione ad onde continue con una frequenza doppiata ad una lunghezza d'onda di 244 nm.
   1. Concentrarsi sulla fibra ottica con una lente cilindrica e un fascio laser ultravioletto (UV). Imprint la grattugia (modulazione periodica dell'indice di rifrazione) nel nucleo fotosensibile utilizzando una maschera di fase (parallela con l'as....

Risultati

La distanza, che va da 1 mm a 3 mm¹¹, tra la scala magnetica e il rivelatore ha permesso il rilevamento della cilindrata lineare con una funzione sinusoidale. Una distanza di 22,5 mm tra due rilevatori ha permesso a questo approccio di realizzare il rilevamento della direzione del movimento di un oggetto con una differenza di fase di 90 . I due rivelatori sono stati separati l'uno dall'altro per (m - 1/4) -m è un numero intero positivo) e (m

Discussione

Abbiamo dimostrato un nuovo metodo per le misurazioni di spostamento lineare casuale combinando una scala magnetica e due griglie in fibra Bragg. Il vantaggio principale di questi sensori è lo spostamento casuale senza limitazioni. La scala magnetica qui utilizzata ha generato una periodicità del campo magnetico a 10 mm, ben oltre i limiti pratici dei tradizionali sensori di spostamento delle fibre ottiche, come lo spostamento menzionato da Lin et al.⁷ e Li et al.⁸. Il sens.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
ASE	OPtoElectronics Technology Co., Ltd.		1525nm-1610nm
computer	Thinkpad		win10
fibra mannaia / CT-32	Fujikura		il diametro di 125
fibra epossidica ottica / DP420	henkel-loctite		Rapporto 2:1
interrogatore	BISTU		frequenza di campionamento: 17kHz
driver motore	Zolix		PSMX25
circolatore ottico	Coppia ottica Thorlab		a tre porte
	Thorlab		50:50
/OSA	Fujikura		AQ6370D
a magneti permanenti	Shanghai Sichi Magnetic Industry Co., Ltd.		D5x4mm
	Fonte di alimentazione Topphotonics
	RIGOL		potenza regolabile
fibra monomodale	Corning		9/125um
Molla	tengluowujin		D3x15mm
controller			JF24D03M

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