光学低相干位移传感器的设计与优化

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ljzhangxy
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随着现代科学技术的发展,光纤传感检测技术在现代检测技术中正在扮演着越来越重要的角色。在桥梁结构和大型工业建筑中,某些接触缝的伸缩变化量是衡量结构整体性能和安全评估的重要指标之一。目前,这些行业使用的位移传感器大部分都是基于电感、电阻原理,这些传感器在性能上都有一些问题亟待解决。例如:长期稳定性差、结构复杂、受外界(如电磁场)干扰大等等。本文利用新的传感原理,即利用光纤低相干迈克尔逊干涉的原理,通过检测干涉信号的偏移量,监测伸缩缝位移量的变化。并且通过光路设计有效的克服了温度等环境变化对传感器测量精度的干扰,本文设计的传感器具有长期稳定性好,精度高,结构简单,成本低等特点,适用于桥梁等工程结构的一些关键接触缝的伸缩变位的在线监测。低相干传感器在设计和研发及多路复用等方面发展迅速,并取得了很好的效果。比如:由于高速机械扫描法技术的快速发展,使得电机的扫描速度比原来提升了接近9倍的速度,在此基础上,低相干光纤干涉系统的单次测量时间大为缩减,使用性能得到了非常大的提高。本论文主要论述的是:在低相干光纤传感技术的基础上,设计了一种位移传感器并对位移监测系统进行了软件优化。本位移传感器主要由顶杆、反射镜、导套和透镜棒组成。论文的主要工作包括:分析了低相干光纤干涉的基本原理,对位移传感器的基本结构进行了设计。在此基础上,测试了传感器的稳定性和抗振性能。最后对位移传感监测系统进行了软件优化。基于LabVIEW平台的串口编程模块,设计了光源功率调整模块。使传感器更适合实际监测需要,为位移监测提供了一种新的监测手段和技术。
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