基于相位式激光测距的光纤传感器研究

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  激光测距是激光*早的应用之一,这项技术经过四十 余年的发展,已在**、航天等多个领域得到了广泛的应用n],近年来随着技术的进步,市场上已经出现了各种类 型体积小、精度高、价格低的激光测距产品。光纤传感器是近几十年来迅速发展起来的一种新型传感器,它具有抗电 磁干扰、电绝缘性好、灵敏度高等一系列优点,具有广泛的应用前景。光纤传感器分为两类:一类称为功能型传感 器,它的光纤对被测信号兼有敏感和传输的作用;另一类称为非功能型传感器,它的光纤仅起传输的作用 。将 激光测距与光纤传感器技术相接合,使用光纤传导激光,便有望制作出一种新型非功能型光纤传感器。这种传感器可 使电学系统远离测量现场,从而达到本安要求,在石油、化工等领域高危作业环境下的料位,液位等的测量中具有很 好的应用前景。

  1传感器原理与设计

  1.1相位式激光测距原理

  激光测距分为脉冲式与相位式两类,其中,相位式具有较高的精度,在相位式激光测距系统中将发射光波的光强进行正弦调制,光信号经被测目标反射后由测距系统放大,通过测定经被测目标反射后的信号与参考信号的相位差 aq,,间接求得时间差,从而得到距离,如图1所示 。通过测量相位差来间接测量时间,较脉冲式激光测距中直接测 量往返时间的处理难度降低了许多 。目前市场上基于这一原理的测量产品测量精度达到±1.5 mm,量程达到 100m。