光纤位移传感器：工作原理与Matlab仿真解析

本文主要探讨了基于光纤位移传感器的工作原理和仿真，特别是采用白光干涉技术的商用光纤位移传感器。传感器具有高灵敏度、抗干扰性、耐腐蚀等优点，适合在航空等高端领域应用。文章通过Matlab仿真模拟了传感器与读数器的光信号处理过程，揭示了传感器位移与Fizeau干涉仪光强分布的关系，并介绍了信号解调算法。 在传感技术中，光纤位移传感器因其独特的优势逐渐成为主流。它们不仅灵敏度高，而且能抵抗电磁干扰，适应各种恶劣环境，如腐蚀性或爆炸性环境，同时具有良好的电绝缘性能。由于光路的柔韧性和设备的小型化，光纤传感器尤其适用于机载光学系统。 本文提到的光纤位移传感器由加拿大Roctest公司制造，型号为FO-LPDS，采用Fizeau干涉仪作为解调技术。传感器结构包括一个可水平移动的连杆，连杆上装有薄膜Fizeau干涉仪。白光二极管光源发出的光经过光纤传输至干涉仪，当连杆移动时，光楔上的照射点位置改变，导致光强分布的变化，从而测量出位移信息。 工作原理分为两部分：光信号调制和解调。调制过程中，白光通过光纤进入传感器，经过TFFI的光楔，因连杆移动而改变照射点，导致光的干涉模式发生变化。解调阶段，通过读数器解析这些变化，得到与位移相关的信号。文章中提到的Fizeau干涉仪是一种干涉测量装置，它利用反射光的相位差来确定位移量。 Matlab仿真是研究传感器性能的重要手段。作者在Matlab环境中模拟了光信号处理过程，分析了传感器位移与Fizeau干涉仪中光强分布的数学关系，这有助于理解传感器的动态行为和优化设计。此外，还讨论了信号解调的基本算法，这是从光信号中提取位移信息的关键步骤。 最后，文章指出，这种光纤位移传感器在航空工业中有广阔的应用前景，可能用于飞机结构健康监测、精确定位或运动控制等领域。由于其高精度和快速响应，可以预见在未来的航空技术发展中，光纤位移传感器将发挥重要作用。