反射面形状对光纤位移传感器光强调制特性的影响

为了分析反射面形状对单模光纤照射的光纤位移传感器光强调制特性的影响,建立了反射面不为平面时的光强调制特性函数模型.该模型基于单模光纤出射光场为修正近似高斯分布假设,通过引入反射面形状因子,分析了反射面形状因子对光强调制特性的影响规律.仿真结果表明,随着凹形反射面曲率半径值的增大,传感器特性曲线的前坡无显著变化,而后坡灵敏度增大,线性范围减小;随着凸形反射面曲率半径值的增大,传感器特性曲线的前坡仍无显著变化,而后坡灵敏度减小,线性范围增大;当曲率半径增大的一定值时,反射面的非平面性影响较小,其作用趋近于平面.

反射面形状对反射式光纤位移传感器理论特性的影响

研究了反射式强度调制型光纤传感器中反射面的形状对光强调制特性的影响 ,推导得出了含反射面形状因子的光强调制函数。计算机仿真结果表明 ,若凸反射面曲率半径变大 ,则特性曲线的死区将变小 ,前坡无显著变化 ,后坡线性范围增大而灵敏度降低 ;若凹反射面曲率半径变大 ,则特性曲线的死区变小 。

光纤传感器端面结构对反射面形状因子的消除作用分析

在光纤式叶尖间隙测量系统中,光源波动、光纤弯曲损耗、反射面粗糙度和反射面形状因子会降低测量精度,为此从光纤传感器端面结构入手分析了双圈型和三圈型端面结构对这些影响因素的消除作用。通过建立带反射面形状因子的单光纤对接收光功率函数模型,发现双圈型端面结构可以通过接收光功率的比值消除光源波动、光纤弯曲损耗以及粗糙度的影响。然而双圈型接收光功率的比值同时与间隙和反射面形状因子有关,因此单个比值无法消除反射面形状因子的影响,但可通过采用三圈型端面结构,用两组比值来消除反射面形状因子的影响。三圈型端面结构可以进一步消除双圈型端面结构不能消除的反射面形状因子影响,因此具有更为广泛的适应性。

双圈同轴式光纤位移传感器的输出特性

为了利用双圈同轴式光纤位移传感器准确测得旋转机械中滑动轴承的润滑膜厚度,分析了反射面形状以及润滑油折射率对双圈同轴式光纤位移传感器输出特性的影响.利用几何光学分析方法,建立了反射面为球面时的光纤传感器输出函数的数学模型,分析了润滑油折射率对光纤入射角的影响.结果表明:当传播介质的折射率大于1时,光纤最大入射角减小;当反射面曲率半径减小时,传感器的灵敏度会降低;与光线在空气中传播相比,传播介质为润滑油时,随着传播介质折射率的增大,传感器的灵敏度降低.因此,在利用双圈同轴位移传感器进行滑动轴承的润滑膜厚度监测时,必须对传感器进行重新标定.