关 闭

新闻中心

EEPW首页 > 工控自动化 > 设计应用 > 基于光纤位移传感器的工作原理与仿真

基于光纤位移传感器的工作原理与仿真

作者:时间:2012-10-22来源:网络收藏

一、引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/159774.htm

与传统的各类相比有一系列独特的优点,如灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘性好、防爆、光路有可挠曲性、结构简单、体积小和重量轻等。所以,已经成为机载光学的必然发展趋势。

加 拿大Roctest公司生产了一种商业用途的(Fiber-Optic Linear Position Displacement Sensor, FO-LPDS),这种传感器使用了Fizeau干涉仪解调专利技术(US patent #5202939/#5392117),具有结构简单、精度高和响应快的优点,目前已经在土木工程领域得到了成功的应用。本文将详细介绍该种传感器的 和用途。

二、 组成结构和

1、传感器结构

传感器的简略结构如图1所示,其连杆可以水平方向移动,在连杆上固定了薄膜Fizeau干涉仪(TFFI),它的详细构造如图2所示。

2、

(1)光信号调制

实际使用时将传感器与读数器(Demodulator)连接,读数器中白光二极管光源发出的光从连接读数器的光纤的一端入射,传输到连接Fabry- Perot传感器,再由多模光纤射出,照射在TFFI干涉仪(光楔)的表面。当TFFI水平移动时,照点的位置也会不同。光楔上下两个表面都镀有半反射 膜,因而构成了Fabry-Perot腔体。当读数器发射的白光的一部分被第一个半反射镜反射后,其余的白光穿过Fabry-Perot腔体,且再一次被 第二个半反射镜反射回来,两束反射光相互干涉,使得原来入射白光的光谱被调制。

假设光楔的材料是玻璃,取其折射率n=1.6,入射白光二极管波长范围根据文献[1]取为600nm~1750nm。根据图2,光楔上下表面反射光的光程差为2nh,假设光源光谱所有频率光波的振幅皆为a,两束光在相遇点发生干涉时的相位差为d,光楔面的反射率为R,透射率为1-R,则合成振幅y为:y=a+aRe-iδ (1)

据欧拉公式e-iδ=cosδ-isinδ,可得:y(t)=a(1+ Rcosδ-iRsinδ) (2)

光强与光波振幅的平方成正比,设光波相遇点的光强度为I,则:

I=y(t)×y(t)*=a2(1+R2+2Rcosδ) (3)

对于TFFI的某个位置,光楔面的高度为h,不同波长l的光对应的干涉相位差δ为:

δ=(2nh/l)×2p=4pnh/l (4)

光强I的极值为:

I=a2(1+R2+2R) (5)

干涉仪相关文章:干涉仪原理


光纤传感器相关文章:光纤传感器原理

上一页 1 2 3 下一页

评论


相关推荐

技术专区

关闭