光纤传感技术与位移传感器的应用

光纤传感技术与位移传感器的应用

 光纤传感技术应用于位移测量，与其它机械、电子类位移传感器相比独有特点，特别是在特殊应用环境、特殊应用空间场合有广阔的应用前景。提出利用特性曲线上升段为微小位移测量工作段、下降段为较大位移测量工作段的分段测量方法，使探头尺寸不变即能达到扩展量程的目的。将光纤端面结构处理成球面透镜形式，提高了光纤的数值孔径比，在实际实施过程中明显提高了耦合效率。设计了先恒压、后恒流两极光源驱动电路，基本解决了光源发光强度稳定性问题；运用高阻抗输入特性变换电路设计，提高传感器的信噪比。对暗电流、漏电流等影响测量精度的干扰源，在电路结构、信号输入方式中采取了有效的补偿措施。 

        在现行的铁路运行系统中，铁路道岔的搬动是靠转辙机来完成的，而道岔是否搬到位又是借助于一种被称为缺口检测的机械传动装置来实现的，由于这种机械传动装置只能检测开关量而不能检测具体位移量清误报警却不能立刻识别等缺点，给行车安全带来极大的隐患。为了解决这一问题本项目设计研制了一种新型的光纤位移传感器系统。　　
　　与传统传感器相比，光纤传感器具有灵敏度高、频带宽，测量动态范围大，抗电磁干扰，耐高压，耐腐蚀，保密性好，在易燃易爆环境下安全可靠，便于与计算机相连接、在线测量和自动控制等优点。所以光纤位移传感器很适合在铁路运行系统中应用。　　

　　项目提出了反射式光纤位移传感器。标尺杆移动的范围较大，而系统只测量标尺杆移动偏差的有效范围，即只测量偏差量的大小。反射式位移传感器是利用镜面反射的原理，把机械位移转换成反射体的移动，由于接收到的光强随着反射体移动的位移变化而变化，通过测量光电转换电路的输出电压就可以实现位移的测量。　　
　　项目对光纤位移传感器进行了实验研究，实际测量了光纤位移传感器的输入一输出特性，设计了基于信息融合理论的数据处理系统。由于在测量系统中采用了光纤传感技术，解决了其它测量方法中无法消除电磁干扰，使用寿命短，不耐高温，不耐腐蚀等问题，与传统只测量开关量的方法相比，本系统实现了位移的准确测量，并能对出现的误报警及时进行判断。经过软件拟合，系统中的测量精度可以达到0.01mm。完全达到铁路系统中转辙机在道轨搬动中测量的误差要求。