基于光纖位移傳感器的工作原理與仿真

三、 性能特點(diǎn)

根據(jù)前面的分析和有關(guān)資料，白光位移傳感器可以測量絕對位置，它具有如下特點(diǎn)：

(1)使用白光二極管光源而不是激光光源，因此不需要激光二極管所必須的預(yù)熱時間和恒溫控制，降低了對光源穩(wěn)定性的要求，而且白光LED的壽命也比激光二極管LD長得多;

(2)傳感器和讀數(shù)器內(nèi)部使用了結(jié)構(gòu)相同的楔形薄膜干涉儀TFFI，這樣可以補(bǔ)償TFFI制造誤差帶來的測量誤差，通常在不加任何補(bǔ)償?shù)那闆r下得到的最大線性誤差為滿量程的0.15%;

(3)TFFI的制造工藝復(fù)雜，目前只能提供量程為20mm的位移傳感器，更大尺寸的TFFI制造困難，限制了這種傳感器量程的提高;

(4)這種傳感器本質(zhì)上是利用光楔上下表面的光程差進(jìn)行工作的，所以它對環(huán)境的震動和光纖的參數(shù)變化不敏感。光楔(TFFI)一般選用對溫度不敏感的材料制造，傳感器中無透鏡，光纖的安裝不需要嚴(yán)格對準(zhǔn)，因此它可以在惡劣的環(huán)境下工作;

(5)讀數(shù)器內(nèi)可以使用CCD或PSD光探測器，CCD接收到的光強(qiáng)分布可以有多個極值點(diǎn)，但通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以保證只有一個最大點(diǎn)，信號處理使用求極大值的算法。

這種傳感器的主要性能指標(biāo)如表1所示：

四、 結(jié)論和展望

采用白光干涉原理的光纖位置傳感器可以測量絕對線位置和角位移，而且具有結(jié)構(gòu)簡單、精度高，工作溫度范圍寬和對振動不敏感的特點(diǎn)，所以有希望在光傳系統(tǒng)中得到應(yīng)用。目前ATK Aerospace公司的 Thiokol Propulsion噴氣推進(jìn)分部在火箭發(fā)動機(jī)上已經(jīng)驗(yàn)證了這種白光干涉型線位移傳感器，并得到了滿意的結(jié)果，美國Davidson公司也正在NAVY的先進(jìn)戰(zhàn)艦SC-21上試驗(yàn)這種新型的傳感器。