基于光纤传感技术的形状误差自动测量系统研究

《基于光纤传感技术的形状误差自动测量系统研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、北京机械工业学院硕士学位论文基于光纤传感技术的形状误差自动测量系统研究姓名：靳珊申请学位级别：硕士专业：测试计量技术及仪器指导教师：吕勇20071201摘要中国是世界稀土永磁材料钕铁硼的制造中心，产量已占全球总产量的75％以上，但目前我国对于钕铁硼材料形状误差的检测手段大部分以人工检测为主，对于大批量生产显然效率低，成本高，精度低，因此，为了适应不断提高的产品制造精度和大批量生产的要求，迫切需要一种自动化、高效率、高精度的检测手段。本文基于反射式强度调制型光纤位移传感机制提出一种新型的、高精度、高效

2、率的精密零部件形状误差的光学测量系统，将光纤传感技术与光纤通信技术相结合，通过光开关的切换实现光纤传感阵列的时分复用，提高系统的灵活性，降低成本并提高测量效率和精度。系统由激光光源、光纤传感阵列、光电转换锁定放大电路和计算机处理软件四部分组成。通过铌酸锂电光晶体实现激光光源的调制，光纤传感阵列按所测形状误差要求排列(例如平面度误差的测量，可按组合量法9点布局)，调制光经环行器第2端输入一个9选1的光开关，光丌关的9路输出定义成8路测量光路和l路参考光路，测量光路的出射光从被测件表面反射返回，参考光路

3、的出射光从标准件表面反射返回。光开关轮流选通9个输出光路，使其反射光从环行器的第3端输出至一个共用的光电转换和锁定放大电路，实现了单光源、单探测器和单处理电路的多光纤传感测量系统，避免了多处理电路的参数不一致问题。光纤传感器输出的微弱调制光强信号经精密前置放大后，通过锁相放大电路消除噪声和干扰的不利影响，提高信噪比；模拟电压经A／D转换采集进计算机，根据参考光光强的波动情况修J下测量光路中光源光强波动对测量结果的影响，从而提高系统分辨率和稳定性。最后通过误差评定程序完成数据处理和形状误差的评定并给出

4、测量结果。实验结果表明，系统的最大重复性误差为1．0％，灵敏度≥6mV／jum，证实了该系统的可行性，可以用于测量精密零部件的形状误差，且精度高、效率高、成本低。系统结构简单，改变光开关的通道数和光纤传感阵列的布局，可以实现不同形状零部件的多种形状误差的测量。关键词：形状误差；反射式强度调制；光纤传感阵列；锁相放大；光开关AbstractABSTRACTChinaisthemanufacturecenterofthepermanentmagnetmaterial一一NdFeB，morethan75％

5、outputoftheworldisfromChina．Butatpresent，thedetectionmethodforthematerialofNdFeBofourcountryisprimarilybymanualdetection，whichislowefficiency,highcostandlowprecisionformassproduction．So，formeetingthedemandofhighermanufactureprecision(especiallyflatness

6、error)andvolumeproduction，akindofautomation，highefficiencyandhighaccuracydetectionmethodisneededurgently．Basedonthereflectiveamplitudemodulationopticalfibersensor,anewhighaccuracyandhighefficiencyautomaticopticalmeasurementsystemofformerrorispresentedi

7、nthisarticle．Combingtheopticalfibersensortechnologyandopticalfibercommunicationtechnology,usingopticalswitchtorealizetheTimeDivisionMultiplex(TMD)ofopticalfibersensingarray,thesystemisflexible，low-costandhighefficient．．Thesystemconsistsoffourparts：lase

8、rsource，opticalfibersensingarray,photoelectrictransformandlock—inamplifiercircuit，computerprocessingsoftware．LaserismodulatedbyLiNb03electro-opticalcrystal，opticalfibersensingarrayisconstructedaccordingtotherequirementsoftheformerrormea