光纖光柵傳感器是利用光纖中的光敏性制成的。所謂光纖中的光敏性是指激光通過摻雜光纖時,光纖的折射率將隨光強的空間分布發(fā)生相應變化的特性。而在纖芯內形成的空間相位光柵,其實質就是在纖芯內形成一個窄帶的(透射或反射)濾波器或反射鏡。利用這一特性可制造出許多性能獨特的光纖器件,它們都具有反射帶寬范圍大、附加損耗小、體積小,易與光纖耦合,可與其它光器件兼容成一體,不受環(huán)境塵埃影響等一系列優(yōu)異性能。
一般的對于光柵 傳感器 來說,它是一種利用光柵疊柵的條紋原理,對其進行測量位置移動的傳感器類型。相對于光柵的定義,我們具體的可以解釋成在長條形光學玻璃上進行密集相同距離的平行刻線,具體的密度可以達到每毫米出現10到100個線。
一般來說,光柵發(fā)出的疊格柵條紋在一定程度上具有光學放大效應和平均誤差效應。正是由于這一特性,它具有提高測量精度的效果。從這種類型的傳感器中,我們可以了解到它的結構是這樣的。它由尺子、指示光柵、光路和測量系統(tǒng)組成。它的基本原理是這樣的。當指示光柵緩慢移動時,傳感器的標尺光柵會產生疊格柵條紋。這種疊格柵條紋的特點是按照正弦規(guī)律分布,這些條紋會呈現明暗相間。此外,光柵的運動速度決定了條紋的運動,這將反映在光電元件上。此外,一系列電脈沖信號將在光柵傳感器的輸出端獲得。然后,放大和整形手術后,它將直接顯示測量的位移值。一般來說,我們知道傳感器有兩種光路形式,包括透射光柵。這種光柵的格柵線出現在工業(yè)玻璃等透明材料上;還有反射光柵。這種光柵的格柵線出現在金屬上,如不銹鋼,可以強烈反射。對于光柵傳感器來說,它最大的優(yōu)點是它的大范圍和高精度。在應用中,我們了解到這種傳感器廣泛應用于程序控制、數控機床和三坐標測量機構。對靜態(tài)整圓角位移和線性位移的測量有很好的效果。此外,機械振動和變形測量的應用也相當出色。
在光纖傳感器領域,光纖光柵傳感器的應用前景十分廣闊。由于光纖光柵傳感器具有抗電磁干擾、尺寸小(標準裸光纖為125um)、重量輕、耐溫性好(工作溫度上限可達400℃~600℃)、復用能力強、傳輸距離遠(傳感器到解調端可達幾公里)、耐腐蝕、高靈敏度、無源器件、易形變等優(yōu)點,早在1988年就成功地應用在航空、航天領域中作為有效的無損檢測當中,同時光纖光柵傳感器還可應用于化學醫(yī)藥、材料工業(yè)、水利電力、船舶、煤礦等各個領域,以及在土木工程領域中(如建筑物、橋梁、水壩、管線、隧道、容器、高速公路、機場跑道等)的混凝土組件和結構中測定結構的完整性和內部應變狀態(tài),從而建立靈巧結構,并進一步實現智能建筑。
對于光柵傳感器來說,它的最有優(yōu)勢的地方就在于它的大量程還有高精度。在應用上,我們了解到的是,這類傳感器很廣泛的應用在程控以及數控機 床 ,還有三坐標測量的機構上。對于靜動態(tài)整圓角位移以及直線位移的測量能起到很好的效果。此外對于機械振動以及變形測量等方面的應用,也是相當出色的。
光柵傳感器的內部由光源、主光柵、指示光柵、通光孔、光電元件這幾個部分組成,傳感器工作原理:
1. 光源:半導體發(fā)光器件,如砷化鎵發(fā)光二級光,所發(fā)光的峰值波長與硅光敏三極管的峰值波長接近,因此有很高的轉換效率和相應速度。
2. 主光柵和指示光柵:兩者柵線間會錯開一個很小的夾角,以便于得到莫爾條紋。一般主光柵是活動的,其長度取決于測量光圍。指示光柵相對于光電器件而固定。
3. 通光孔:通光孔是發(fā)光體與受光體的通路,其長度由受光體的排列長度決定,寬度由受光體的大小決定。
4. 受光元件:受光元件是用來感知主光柵在移動時產生的莫爾條紋的移動,從而測量位移動。
通過上面的理解,我們可以看到光柵傳感器的巧妙原理。我們利用這樣的一個等量關系就可以輕易的測量出電場物理量。此外還可以輕易的實現應力與溫度的測量。因此我們不得不說,隨著這項技術的不斷發(fā)展,我們的相應的測量技術也會逐漸的提高。