浅评变栅距光栅位移传感器几种位移解算方案

本文针对提高变栅距光栅位移传感器动态响应的问题,提出了传感器几种位移解算方案,并从解算时间、影响解算精度的主要因素等方面进行了分析。通过计算与对比,最终确定以综合回归法作为在传感器工作中的应用方案,并对综合回归法的参数进行了优化。

柔性变栅距光栅角位移传感器的精度分析与工艺实现

研制了用于采集和反馈飞机舵面位置信息的柔性变栅距光栅角位移传感器。分析了影响传感器精度的主要因素,给出了制备过程所采用的精密成型工艺。首先,根据柱面变栅距光栅在柔性变栅距光栅角位移传感器中的核心作用,介绍了传感器的工作原理;分析了工艺误差对传感器精度的影响,提出了柔性变栅距光栅精密成型为柱面变栅距光栅后内表面圆度应不大于0.01 mm。在圆度对传感器精度影响的量值基础上,采用了柱面变栅距光栅精密成型工艺。最后,利用有限元仿真分析了柱面变栅距光栅精密成型工艺的可行性。实验结果表明:柱面变栅距光栅内表面圆度达到0.004 3mm,传感器的线性度达到最大工作角度的0.27%,满足了航空机载传感器的精度要求。

一种新型变栅距闪耀光栅位移传感器测试系统

针对变栅距光栅线位移传感器的不足,提出一种新型传感器测试系统。采用的自主研制的宽带LED光源体积小、效率高,是光位移传感器较为理想的宽带光源;传感器本体使用了变栅距闪耀光栅与套筒式运行机构;信号处理由色敏解调器与数字信号处理器(DSP)完成,制作了新型测试系统样机并进行测试,符合飞行控制系统一般测试精度要求,提高了测试系统的动态特性,实现了小型化、工程化。

平面变栅距位相光栅位移传感器的测量精度极限

提出用透射式变栅距位相光栅作位移传感器,用标量衍射理论讨论了这种传感器的测量精度与光栅的起始栅距及栅距变化系数之间的关系,同时用时域有限元差分(FDTD)算法计算了变栅距位相光栅的衍射场,计算结果表明受衍射偏振特性的影响,这种位移传感器的测量精度在理论上存在极限.

变栅距光栅位移传感器的优化设计

变栅距光栅位移传感器传感部分反射的衍射光中心波长是由微型光谱仪进行解调的。为了解决传感器系统目前所用的微型光谱仪体积较大、成本高且针对性不够强等问题，本文对该传感器的信号解调部分进行了分析，并对其内部光路进行优化，制作了一个与传感器配套的微型光谱仪，光学分辨率为2nm。实验结果表明，用该光谱仪解调变栅距光栅位移传感器的信号时多次重复测量的位移差在0．08ram以内，传感器有着较好的重复性；且位移误差小于0．3mm，最大引用误差小于0．5％，满足设计指标。

全息平面变间距光栅位移传感器研究

基于变间距光栅位移传感器的基本原理,研究了高线密度变化率全息平面变间距光栅的制作方法.所作的变间距光栅已应用在变间距光栅位移传感器中,原理样机测试结果表明,系统分辨率可以达到0.05mm,相对误差可以控制在0.2%FS之内,优于设计指标.

用于波长编码光纤直线位移传感器不等距光栅栅距分布规律研究

本文分析了一种采用光波长编码方式工作的机载光纤位移传感器工作原理,针对其中的变栅距光栅的栅距变化规律进行了理论研究,介绍了栅距变化按等差级数、等比级数和幂级数逼近规律变化等四种情况;证明栅距变化规律为等比级数时,位移与一级衍射光中心波长呈简单的线性关系,是理想的栅距变化规律;最后探讨了各种栅距变化规律下由光波长推算位移的方法。

基于位移传感器的全息平面变间距光栅设计研究

探讨了基于变间距光栅位移传感器的基本原理,运用遗传算法优化计算了记录光路,且指出了将记录参数误差所具有的影响考虑在目标函数当中,推导了目标函数所具有的具体积分形式,实现了计算效率的提升,对于用作位移传感器的平面变间距光栅,对球面波与非球面波干涉情况下以及球面波干预期所具有的全息记录参数进行计算,最终得到了线密度误差曲线,并完成了全息平面变间距光栅的制定工作,且在位移传感器中成功应用.

变栅距闪耀光栅相对衍射效率的计算方法

提出了一种变栅距闪耀光栅相对衍射效率计算方法,它是基于变栅距闪耀光栅衍射强度分布公式得出的。该方法简洁、有效,虽然有一定的近似性,但在工程设计上仍有较强的指导性。此外,还得出变栅距闪耀光栅参数对其衍射效率的影响规律,对优化制作工艺提供了理论依据。

变栅距光栅衍射强度分布的一般公式及其应用

本文给出了不等距光栅衍射光强度分布的一般公式,并引出了衍射—干涉复合因子的概念。同时,以一种采用不等距光栅的光位移传感器为例,利用不等光栅衍射光强度分布一般公式对其进行了计算和分析。

平面变间距光栅的夫琅禾费衍射场分析

采用对单缝衍射结果进行直接叠加和根据标量衍射理论进行严格积分的两种方法进行推导,分析平面变间距光栅的夫琅禾费衍射场光强分布.在光栅各周期狭缝宽度δ0相差不大时两种方法得到的光强分布差异不大;但当δ0变化较大时,虽然零级衍射中心重合,但是在其他级次,如一级衍射极大的光强在峰值大小和位置上都表现出明显的差异.文中还通过变间距光栅的实例和matlab数值模拟进行分析,根据标量衍射理论通过严格积分将能给出更为普适的结果.在此基础上,联系平面变间距光栅夫琅禾费衍射场的光强分布,对这类光栅的位移传感和自聚焦特性做了介绍.

适用于宽带光的闪耀光栅衍射强度分布规律研究

变栅距光栅线位移传感器是一种新型波长编码位移传感器,为进一步提高传感器波长解调的精度和减小光源的体积,提出适用于全工作波段的恒定闪耀角变栅距光栅结构。首先采用经典光学的方法推导出变栅距闪耀光栅衍射强度分布公式,从理论上证明该光栅结构可实现在全工作波段提高变栅距光栅线位移传感器衍射光强。此外,制作出变栅距闪耀光栅样件证实了工艺可行性。在相同的条件下,对一组参数相同的闪耀光栅和矩形槽形光栅进行了衍射光强比对实验,得到变栅距闪耀光栅的衍射光强约为矩形变栅距光栅的衍射光强的1.7倍,并与按此衍射光强分布公式计算的结果一致。

光栅数显测长技术基本原理简介

光栅数显系统主要由光栅位移传感器和数字显示仪两部份组成。光栅位移传感器是被测物理量(如长度)的敏感部件,按其结构和用途可分为许多种,如黑白光栅和相位光栅,反射光栅和透射光栅、长光栅和圆光栅等,数显仪的用途就是把光栅位移传感器所感知的物理量的大小和方向用人们所习惯的十进制数字方式显示出来。