反射式光纤位移传感器现场应用快速定标

2 0 1年第12期仪表技术与传感器2 0 16壮 di ll 仃i aQ 1 lu dtScHsorNo 12反射式光纤位移传感器现场应用快速定标李世念，刘力强，卓燕群，汲云涛中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室 ，北京摘要：介绍了一种快速、便捷、高精度的反射式光纤位移传感器标定系统。可在不同使用环境、不同测量材料条件下对反射式光纤位移传感器快速定标,具有很好的可靠性和稳定性。该系统由计算机控制器、高分辨率的激光位移传感器 、高精度步进电机、高刚度的标定工作台和待标定光纤位移传感器 组成。激光位移传感器作为标定参考设备；步进电机作为固定被测材料的推动设备。对电机运动实现闭环伺服控制，精确控制被测材料的移动。对光纤位移传感器在不同环境和不同材料条件下自动标定 并输出标定曲线。经测试，该系统在高精度测量的条件下仍具有很好的可靠性和稳定性。关键词:反射式光纤位移传感器；标定；激光位移传感器；步进电机；伺服控制中图分类号：TI212文献标识码：A 文章编号：1 0 0128T 1 ( 2 0 1060 2102-NovAjiproladElalibFriaetledo Refle Eit bepe tDc splacSeennesnotrLIS l ni ,aLnI U-Qia 2gU(Ya-nu,nJ Yu-rtao(Inst o fSue to el, SyiEarthqA(a.nk ienis,trationStaKteLaboraot fibariy thqDiyankaenj Bcsj 1i 0n0g0C2h9i )naAbst :r Th itpsap eropoosneefa, s ct onve,nainedn t-gphrecisioncak it b ferae tf il oefc it bi epe tic displa (Ffr) snetn,svch richbeusetdquickli b ha( sen uadte hd iffenvntoncmoenndtiat l ion anidate.iThaslys theand goor deliaabni dl si ttaybhiel xi pt y rim e n Ucpo ilmsposedonffoncirctomputer con u n,dalhi-ghsol luatsdeornplac e tn,eath ti phecisiomotalp pi hgiditywa.rlbandhol a calibFrCaDse d.Th l a sdei rsplasemsairv. stdhereferen(csEfldb .Mae tan ovnth fe eep fr o ng tormov tead rtagTEedt t h rcvoontfollo ledpconthtea r lie st pla cTehmsenfttne rtohlelceadl isly- k atite,rnnrdteorautom(a.atH c ta laCyDsenaoexpotltedal cbireVtt a)aic .cjEuxip re er di fre de sn-onstrtahttehappa rhaguodre lainadbsitlaibtiylit yapcrcouvniadcaiyntgiheingehntsKeywo:trdsfl ef ci boiepvte d dasplac e m;e n at lib; la isdeicifsnplac e m;es nttpipo ngercvontrol0引言反射式光纤位移传感器以连续光源为测量载体，光强为测量信号,光纤为传播介质，通过感知被测信 号,判别接收信号和发射信号关系，从而获得被测物体位移口。与传统位移传感器相比，光纤传感器具有高频响、非接触测量、体积小、结构简单、抗电磁干 扰能力强、适用于柔软物体等特点D-：o在实验研究、7-0工业检测、工程监测等方面都得到了广泛应用。但是传感器接收到的反射光的强度很容易受到11 12测量材料的材质和反射面形状的影响，即使是同一个传感器在测量不同物体时，输出电压-位移曲基金项目：国家自然科学基金项目( 4 1 2 7 4中央级公益性科研院所基本科研业务专项(IGCHA15)收稿日期：2 0 106218线通常也会有很大的不同。所以光纤传感器厂家在 出售其产品时通常也只能给出一个如图1所示的模式化的电压-位移曲线示意图。在应用时需要使用者根 据具体使用环境，特别是反射面的性质进行精确的标 定。使用者通常的标定方法是：以千分尺读数作为标 准，对比光纤传感器的输出电压值，获得标定曲 线“ 1 但是这种标定方法存在一些缺点：如千分尺的准确精度通常为1 H2 0m,而反射式光纤位移传感器的精度一般都在微米级，用低精度的千分尺标定 高精度的光纤位移传感器是不恰当的；千分尺的测量结果需人眼读出，这就会引入随机误差和粗大误差,粗大误差容易排除，但随机误差需要大量的测量值平 均来降低；利用千分表标定时，通常只测量出有限的 一些离散点拟合出标定曲线，必然会导致拟合曲线不 够精确，峰值点偏移；当光纤位移传感器的使用环境