张永超, 赵录怀, 靳锦华, 杨钧翔

(1.西安交通大学城市学院,陕西 西安 710018； 2.西安交通大学 电气学院,陕西 西安 710049)

0 引 言

随着科学技术和现代工业的发展、对弹簧生产的精度要求也越来越高、弹簧长度检测设备的优良直接关系着产品的精度[1]。

目前弹簧测试的方法主要有原子力显微镜法(atomic force microscope,AFM)、射线测量法、电感法、霍尔元件法[2]。其原理利用物质表面间的原子间力效应、利用射线穿透物体后其强度的衰减与物体厚度的关系实现位移的精密测量,缺点是成像范围小、速度慢、受探头的影响大,会对人体造成伤害,污染环境；易受外界的电磁场干扰,受温度影响,互换性差[3,4]。

本文设计了基于光纤传感器的弹簧检长系统,光纤传感器精度高、抗干扰能力强[1,2]。系统由光纤传感器、测量及放大电路、现场可编程门阵列(FPGA)[3～15]和显示组成。实际测试光纤传感器对待测弹簧测量结果正确率为100 %,且精度高成本低,操作简单。

1 光纤传感器原理与测量原理

1.1 光纤传感器原理

光纤传感器可以实现对微小位移的测量,光将在纤芯内部和包层的接触面上逐次发生全反射,呈锯齿状在纤芯内部进行传送至光纤末端。图1为Y型光纤传感器实物图。光纤一端接收光源发出的光,光经过发光光纤传递到另一端,再经过被测表面镜面反射至接收光纤一端,光经过接收光纤传递到另一端的光敏三极管,由光敏三极管转换成电压信号。

图1 Y型光纤传感器实物

假定入射和反射光纤采用数值……