通过组合磁量表和两个光纤布拉格光栅进行随机位移测量

我们应对了长距离位移测量的挑战。你的光纤该技术可用于基础研究和工业生产。

用正确的设置可以测量位移。其他测量的光纤。此学说适用于工业环境。

用户只需在护栏上拉磁秤。该方法可对光纤感官研究领域进行深入分析。它可用于测量其他参数，如速度和加速度。

使用扫描相掩码技术创建光纤布拉格光栅。为此，请使用在氢气装气气容器中运行一周的单模光纤。相掩码技术涉及通过相位掩膜将激光束聚焦到光纤上，以创建其折射率的周期性调制。

一旦两个纤维被刻上，将它们放在一个100摄氏度的烤箱48小时，以去除任何残留的氢气。回退步骤后，检索到的光纤光栅参数将不再更改。使用适当的磁体实现磁尺度的设计。

刻度有插槽，可以沿其长度容纳一组圆柱形磁铁。永磁体的南北两极以10毫米的间距沿比例交替。研究中的磁体直径为5毫米，磁化程度为每米750千安。

2 个探测器在固定距离内设置，在沿刻度移动时会感受到不同的力。选择分离，使力的相位差为 90 度。在这种情况下，创建一个不锈钢夹，将两个探测器保持 22.5 毫米的距离。

制造传感器首先准备热固化光纤环氧树脂。一旦环氧树脂准备就绪，得到两个纤维布拉格光栅之一。在纤维旁边放置一把尺子。

从光栅外一个点开始，沿着光纤测量大约 10 毫米，并在那里放置一个标记。光纤脱光板，从标记位置从光栅上去除涂层。用无酒精和无尘纸清洁任何剩余聚合物的表面。

完成后，将光纤进行高精度光纤切割，以切割剥离区域。接下来，设置传感器的其他元素。在150摄氏度的热板上放置一个永磁体，然后在磁铁顶部放置一个15毫米的弹簧。

在弹簧环氧树脂内，将准备好的纤维的光栅端到磁铁。让环氧树脂在150摄氏度下固化30分钟。继续获得磁铁弹簧光栅组件。

此外，有一个锥形和螺纹管，可以超过组件。将组件放在锥形管内。推动磁铁压缩弹簧。

使用胶带将磁铁固定到位。接下来，在管的开端插入锥形尾管。一旦它到位，得到光纤与环氧树脂在其末端，并插入尾管与内部纤维结合。

在 150 摄氏度下固化热板上的粘合剂。使光纤方向与热板表面平行。30 分钟后，从热板中取回组件。

然后，取出胶带，让弹簧施加力，使纤维被束化。融合接头和 APC 型单模连接器到来自管的光纤末端。这是拼接连接器后两个探测器之一。

它已准备好在系统中使用。当两种纤维制造探测器时，用螺钉将它们固定到夹子的插槽中。将带探测器的夹子带到测试系统。

系统主要部件是一个与磁尺度平行的微位移平台。高速波长检测仪，内置放大自射，是电源和光谱分析仪，分辨率最低为200分之一。将带探测器的夹具安装到微位移平台上。

调整磁秤上方探测器的高度并固定夹具。此示意图提供探测器连接后测试系统的概述。询问器的输出进入三个端口循环器的第一个端口。

从那里，光进入探测器。探测器的反射光谱穿过一个杯状，然后进入循环器的第二个端口。循环器的输出被输入到光谱分析仪中。

使用位置控制器电路控制微位移平台的步进电机。将此控制器和询问器连接到计算机。将探测器沿刻度的不同位置放置，以改变光纤上的力。

当探测器处于高于刻度的合适高度时，由于在静态条件下测量的光纤应变，沿刻度处的位移和中心波长之间存在正弦关系。将探测器固定到产生正弦的高度，并设置用于动态测量的参数。在使用步进电机将探测器向一个方向移动一段距离之前，测量波长变化，然后让探测器休息。

然后继续测量，同时将探测器向相反方向移动。接下来，对传感器进行温度校准。保持传感器连接到仪器，但将其从夹具上拆下。

然后将传感器放在热板上。测量其中心波长度在 25 到 90 摄氏度的温度下变化。显示探测器系统的静态校准测量，揭示了位移与两个光纤布拉格光栅波长移位之间的关系。

波长变化大约半纳米。残留误差小于10个计。此图演示探测器识别前进和反向运动的能力。

最初以向前运动，光栅2的中心波长以90度的相位将光栅1的中心波长领先。然后，运动停止和反转。现在，光栅2的中心波长滞后光栅1的90度。

这些数据表示探测器光栅 1 定位时进行的多个测量，因此其极性与磁尺度的极性相同，当极性相反时进行测量。在十次测量中，探测器和刻度具有相同极性的位置更加稳定。以下是测量波长作为两个探测器温度的函数。

如果考虑到温度干扰，探测器的温度灵敏度是相同的。允许温度补偿。正在装载力，温度是供应的。

通过用磁铁压缩弹簧是技术成功的关键。这种技术可以是一个有用的工具，利用磁性强。因为它能直接检测磁力的周期性变化。

然后转换为位移。