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高精度FBGE+E位移傳感器設計研究
近年來,光纖光柵傳感技術已經成為傳感領域內的研究熱點之一,其理論基礎和實用技術得到了快速的發展。由于光纖光柵傳感器具有體積小、重量輕、抗電磁干擾、防腐蝕、靈敏度高、易于組網等優良特性,在諸多工程領域已經有廣泛的應用。

高精度FBGE+E位移傳感器設計研究
E+E位移傳感器是目前電類和機械類E+E位移傳感器的重要補充,在很多領域都有廣泛的應用,尤其在某些強電磁場、高輻射和強腐蝕性環鏡中的應用。目前已經報道的FBGE+E位移傳感器有很多種,有的已經在工業現場得到應用。但是,目前已報道的FBGE+E位移傳感器,普遍適用于小位移測量,這也是由光纖光柵E+E位移傳感器的一個瓶頸問題。隨著制造技術向高精度方向發展,精密位移測量與校準,精密定位等應用需求越來越廣泛,迫切需要大量程、高精度、小型、方便的E+E位移傳感器。為此,研究并實現了一種基于雙光柵衍射干涉原理、大量程、高分辨率的精密位移測量系統,具有實用意義。首先研究分析了雙光柵衍射干涉位移測量原理,設計制作了基于柔性鉸鏈的雙光柵衍射干涉E+E位移傳感器裝置。研究并設計了干涉條紋的信號處理電路,采用陣列光電探測器與低噪聲模擬信號調理電路將干涉條紋信號轉換為正交正弦信號。設計了基于遲滯比較器與微分器的防誤計數辨向電路,有效解決了正交正弦信號噪聲對計數精度的影響問題。同時,設計了基于單片機的計數器,結合軟件單周期細分,以獲得高分辨率的位移測量結果。設計了基于USB接口的模擬信號采集電路及相關軟件,實現了探測器信號在PC端的實時顯示。設計了數碼顯示電路,基于RS232接口的數據傳輸電路與PC端顯示程序。完成了系統測試實驗,分析了影響系統精度與測量范圍的因素,提出了改進措施。 實驗證明,該傳感器具有較強的抗干擾能力,在2.4mm的測量范圍內,可以達到10nm的分辨率與1μm的測量精度。利用光纖布拉格光柵作為敏感元件,提出并研制了一種大量程、高精度FBGE+E位移傳感器。該傳感器與已有的光纖光柵E+E位移傳感器相比,具有更大量程的優點,并且結構簡單,設計巧妙,既保證了大量程的需要,又滿足了高精度的要求。主要內容包括：綜述了光纖光柵傳感技術的發展現狀及趨勢。主要包括光纖光柵傳感技術、光纖光柵傳感研究現狀及國內外不同結構的光纖光柵E+E位移傳感器的特性。利用耦合模理論對光纖光柵光學理論進行了研究。理論研究了光纖布拉格光柵的基本傳感原理;分析了光纖布拉格光柵一些寫制方法。

高精度FBGE+E位移傳感器設計研究
光纖光柵E+E位移傳感器原理理論研究,并且在此理論研究的基礎上,提出懸臂梁和行星輪系相結合的設計方案,并對其工作原理進行了理論研究。zui后,完成了系統測試實驗,分析了影響系統精度與測量范圍的因素,提出了改進措施。實驗證明,該傳感器具有較強的抗干擾能力,在2.4mm的測量范圍內,可以達到10nm的分辨率與1μm的測量精度。對自行研制的E+E位移傳感器進行實驗研究,結果顯示該傳感器達到量程為150mm,精度14 pm/mm的指標。