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熱時(shí)間和恒溫控制，降低了對光源穩定性的要求，而且白光LED的壽命也比激光二極管LD長(cháng)得多;

(2)傳感器和讀數器內部使用了結構相同的楔形薄膜干涉儀TFFI，這樣可以補償TFFI制造誤差帶來(lái)的測量誤差，通常在不加任何補償的情況下得到的最大線(xiàn)性誤差為滿(mǎn)量程的0.15%;

(3)TFFI的制造工藝復雜，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(dòng)和光纖的參數變化不敏感。光楔(TFFI)一般選用對溫度不敏感的材料制造，傳感器中無(wú)透鏡，光纖的安裝不需要嚴格對準，因此它可以在惡劣的環(huán)境下工作;

(5)讀數器內可以使用CCD或PSD光探測器，CCD接收到的光強分布可以有多個(gè)極值點(diǎn)，但通過(guò)合理的結構設計可以保證只有一個(gè)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如表1所示：

四、 結論和展望

采用白光干涉原理的光纖位置傳感器可以測量絕對線(xiàn)位置和角位移，而且具有結構簡(jiǎn)單、精度高，工作溫度范圍寬和對振動(dòng)不敏感的特點(diǎn)，所以有希望在光傳系統中得到應用。目前ATK Aerospace公司的 Thiokol Propulsion噴氣推進(jìn)分部在火箭發(fā)動(dòng)機上已經(jīng)驗證了這種白光干涉型線(xiàn)位移傳感器，并得到了滿(mǎn)意的結果，美國Davidson公司也正在NAVY的先進(jìn)戰艦SC-21上試驗這種新型的傳感器。