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- 差動式光纖微彎傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2011/6/1
1 引言
光纖微彎傳感器是利用光纖彎曲變形引起纖芯或包層中傳輸?shù)墓廨d波強度變化這一原理制成的全光纖型傳感器。它是1980年J．N．Fields和J．H．Cole首次提出的，已經(jīng)廣泛用于力、應變、位移、液位和溫度等的檢測。本文設(shè)計了一種差動式光纖微彎傳感器，不僅可以用于測量拉(壓)力、位移、應力、應變等的大小，還可以判斷其方向，并對該傳感器的特性進行了實驗研究。
2 差動式光纖微彎傳感器原理
傳統(tǒng)的光纖微彎傳感器一般只能測量力、位移、應力、應變等的大小，無法知道這些參量的方向。為此，本文設(shè)計了一種差動式光纖微彎傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。具體結(jié)構(gòu)是在兩個骨架上分別固定安裝兩個變形齒，不同骨架上的兩個變形齒相對放置構(gòu)成變形齒對，形成兩個光纖變形裝置。兩根光纖分別置于兩對微彎變形齒對的齒間隙中。通過增加了彈性裝置、變形齒限位和光纖定位槽，大大改善了差動式光纖微彎傳感器的性能，并且使用簡單。設(shè)計變形齒的移動位置限位，是防止光纖被夾斷。
調(diào)整兩個骨架相對位置使光纖預先彎曲。兩個骨架相對移動時，一根光纖彎曲程度加劇，光功率損耗增加，另一根光纖的彎曲程度減弱，光功率損耗減小，構(gòu)成差動式結(jié)構(gòu)。其特點是，本差動式光纖微彎傳感器不僅靈敏度是單一傳感器靈敏度的兩倍，而且可以確定拉(壓)力、應力、應變、位移、加速度的方向以及溫度的增加或減小。
3 差動式光纖應變傳感器
首先，將傳感器固定安裝在鋁片上，利用萬能實驗儀對鋁條進行拉伸測試，進行應變的測量，實驗結(jié)果如圖2。實驗所使用的光源為LED。
4 差動式光纖微彎位移傳感器
實驗中，設(shè)定某一初始位置，使得兩根光纖的輸出光強相等。調(diào)節(jié)位移器，分別對平衡位置左右進行位移測量，當為正方向位移時，隨著位移的增加，光纖A的光強增加，光纖B的光強減弱；當為負方向位移時，光纖B的光強增加，光纖A的光強減弱。測量時，始終是一支光纖的光強增加，另一支光纖的光強減弱，構(gòu)成差動式。根據(jù)兩根光纖的電壓變化，不僅可以判斷其位移的大小，還可以通過輸出的正負判斷方向。
5 結(jié) 論
從以上研究可以看出，差動式光纖微彎傳感器的靈敏度是單一傳感器靈敏度的兩倍，而且可以測量拉(壓)力、應力、應變、位移、加速度的大小和方向，或者判斷溫度的增加或減小。光纖微彎傳感器由于屬于強度調(diào)制，測試技術(shù)比較簡單，光纖微彎傳感器元件易于制作，可以較快地投入使用，而且具有成本較低的特點。
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