论文部分内容阅读
本文结合现代工业中对工件圆柱度误差的测量要求,根据反射式光纤传感器位移测量的基本工作原理,提出了基于反射式光纤传感器的圆柱度测量方案。该方法能够实现工件圆柱度的快速、非接触测量,具有一定的工程应用价值。首先,简要的介绍了反射式光强调制型光纤位移传感器的工作原理,讨论了发射光纤纤端出射光场能量分布模型,在均匀分布的基础上,建立了基于反射式光纤传感器的圆柱度测量数学模型,提出了基于反射式光纤传感器的圆柱度测量原理。其次,建立了基于反射式光纤传感器的圆柱度测量系统的模型。系统包含了照明光源、光纤探头以及光电探测器三大部分。分析比较了白炽光源、激光光源和LED光源的性能,确定了以LED为光源；分析了光纤探头的设计过程,利用光纤传感器测量圆柱面的数学模型进行MATLAB仿真计算,分析了光纤自身参数对调制函数的影响,确定了光纤探头采用同轴结构,其发射光纤和接收光纤均为480/500gm的塑料多模光纤,数值孔径为0.5;分析比较了光电池、光电二极管和光电倍增管的性能参数,确定了以Newport公司型号为842-PE的光功率计为探测器,该光功率计带有型号为818-SL/DB的硅光电二极管探头。最后,搭建实验平台,对直径为40mm的硬铝圆柱形工件内孔进行圆柱度测量,获得实验数据。以最小区域法为圆柱度评定准则,采用MATLAB对目标函数进行优化,得到了圆柱度误差,并将其与ZEISS三坐标测量机测量结果相比较,两者相差1.1μm,验证了方案的可行性。最后给出了本文所用测量方法的测量范围为[20μm, 350μm],并分析了误差来源。本论文利用反射式光强调制型光纤位移传感器对工件内孔圆柱度测量研究做了尝试和探索,完成了工件内孔圆柱度从理论到实验的过程。经实验论证,基于反射式光纤传感器的圆柱度测量方案是可行的。