編者語：想xiang要yao經jing濟ji地di處chu理li能neng源yuan和he資zi源yuan問wen題ti
，機ji床chuang和he設she備bei就jiu必bi須xu在zai連lian續xu的de使shi用yong過guo程cheng中zhong被bei監jian控kong。為wei此ci
，一yi種zhong易yi於yu集ji成cheng的de傳chuan感gan器qi技ji術shu便bian成cheng為wei及ji時shi進jin行xing機ji床chuang和he設she備bei維wei護hu保bao養yang，保bao證zheng產chan品pin生sheng產chan質zhi量liang
，避bi免mian停ting機ji故gu障zhang和he改gai善shan生sheng產chan過guo程cheng穩wen定ding性xing的de關guan鍵jian因yin素su。

基於光纖的光纜外徑隻有0.4～3mm的傳感器適合在高精度的機床加工中使用

   高gao精jing度du的de生sheng產chan過guo程cheng監jian控kong需xu要yao直zhi接jie來lai自zi生sheng產chan過guo程cheng的de數shu據ju作zuo為wei保bao障zhang，這zhe些xie數shu據ju應ying該gai由you那na些xie安an裝zhuang在zai機ji床chuang設she備bei上shang的de傳chuan感gan器qi來lai提ti供gong。而er負fu責ze這zhe種zhong檢jian測ce監jian控kong任ren務wu的de傳chuan感gan器qi大da多duo數shu都dou是shi光guang纖xian傳chuan感gan器qi
，即ji有you著zhe極ji高gao檢jian測ce精jing度du得de微wei型xing化hua光guang纖xian傳chuan感gan器qi，使shi其qi能neng夠gou方fang便bian得de集ji成cheng在zai機ji床chuang、設備和檢測儀器中
，能夠很好得完成監控和數據傳輸的任務。

　　利用由Fraunhofer IPT研yan究jiu所suo研yan發fa設she計ji的de間jian距ju檢jian測ce傳chuan感gan器qi，能neng夠gou在zai多duo個ge不bu同tong的de檢jian測ce位wei置zhi同tong時shi完wan成cheng對dui被bei加jia工gong零ling件jian的de形xing狀zhuang和he位wei置zhi誤wu差cha的de納na米mi級ji精jing度du檢jian測ce。這zhe種zhong技ji術shu在zai航hang空kong航hang天tian、汽車製造、印刷機械製造和光學設備製造領域中都能夠得到很好的應用。

　　這zhe種zhong檢jian測ce技ji術shu適shi合he於yu那na些xie傳chuan統tong檢jian測ce解jie決jue方fang案an因yin安an裝zhuang使shi用yong空kong間jian有you限xian，以yi及ji傳chuan統tong檢jian測ce技ji術shu無wu法fa滿man足zu檢jian測ce精jing度du的de場chang合he。這zhe種zhong傳chuan感gan器qi的de檢jian測ce頻pin率lv很hen高gao，檢jian測ce誤wu差cha明ming顯xian的de小xiao於yu高gao精jing度du檢jian測ce儀yi，能neng夠gou實shi現xian機ji床chuang和he設she備bei在zai超chao精jing密mi級ji範fan圍wei內nei的de在zai線xian檢jian測ce
，如ru機ji床chuang運yun動dong軸zhou和he導dao軌gui移yi動dong的de監jian控kong以yi及ji傳chuan動dong軸zhou的de監jian控kong。

　　Fraunhofer研究所研發的這種檢測係統基於短波激光幹涉原理，主要由兩個相幹性激光部件組成（圖1）。其中的第一個是純光學的全光纖技術元件（SLD1），第二個則是Michelson激光幹涉器（SLD2）。這種檢測儀器的檢測距離大約為500μm，清晰度達1nm的檢測範圍約80μm。

　　基於光學纖維電纜的技術

　　由Fraunhofer研究所研製成的這種基於光纖纖維的Fizeau短相幹幹涉器在機床和設備的檢測監控中被用作檢測傳感器，並對檢測間距進行編碼，保證在傳感器的末端能夠將Fresnel反射分解為檢測光束和反射光束。

　　這種傳感器用光波電纜（LWL）連接
，電纜的外徑尺寸為0.4～3mm。對於剛性要求較高的傳感器，可以將其安裝在CFK或鎳鈦複合材料的金屬殼中。

　　最後

，將兩種信號在Michelson幹(gan)涉(she)器(qi)中(zhong)進(jin)行(xing)解(jie)碼(ma)。微(wei)型(xing)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)檢(jian)測(ce)裝(zhuang)置(zhi)集(ji)式(shi)在(zai)一(yi)起(qi)而(er)檢(jian)測(ce)結(jie)果(guo)的(de)最(zui)終(zhong)評(ping)判(pan)裝(zhuang)置(zhi)無(wu)需(xu)安(an)裝(zhuang)在(zai)檢(jian)測(ce)現(xian)場(chang)。另(ling)外(wai)，這(zhe)種(zhong)檢(jian)測(ce)係(xi)統(tong)的(de)結(jie)構(gou)還(hai)允(yun)許(xu)在(zai)一(yi)個(ge)檢(jian)測(ce)評(ping)判(pan)單(dan)元(yuan)中(zhong)使(shi)用(yong)多(duo)個(ge)檢(jian)測(ce)傳(chuan)感(gan)器(qi)。利(li)用(yong)光(guang)纖(xian)轉(zhuan)換(huan)開(kai)關(guan)可(ke)以(yi)快(kuai)捷(jie)方(fang)便(bian)地(di)在(zai)各(ge)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)之(zhi)間(jian)進(jin)行(xing)切(qie)換(huan)。

　　由此在Michelson幹涉器中而得到的光柵圖將用CCD電荷耦合式攝像機進行解碼，利用計算機進行下一步的數據處理。檢測間距和檢測範圍取決於傳感器信號（焦距）和he折zhe光guang鏡jing的de角jiao度du以yi及ji其qi與yu激ji光guang射she束shu之zhi間jian的de間jian距ju。與yu其qi他ta的de檢jian測ce係xi統tong相xiang比bi較jiao，這zhe種zhong檢jian測ce係xi統tong的de優you點dian在zai於yu它ta沒mei有you類lei似si於yu線xian性xing調tiao節jie器qi或huo壓ya電dian發fa生sheng器qi之zhi類lei的de區qu別bie檔dang位wei的de機ji械xie零ling部bu件jian。

　　CCD電荷耦合式攝像機的特性解碼

　　當被測物體進入到檢查範圍之內後，將會產生一個由CCD電荷耦合式攝像機解碼的固有特征幹涉光樣本。利用幹涉信號的橫向位置在CCD芯片中對被測物體的間距進行補償

，並把間距調節量換算成圖像的像素點數。

　　由數據匹配儀器和傳感器構成的整套係統由Fraunhofer IPT研究所在Achen建立的Fionec有限責任公司進行生產和銷售。

　　在這個係統中
，旋轉的回轉體零部件的圓度和圓跳動對檢測的精度、zaoshenghezhenggexitongdemosunyouzhezhongyaodeyingxiang，yuanyutamendecuowuxinhaoyingzaishengchanjiagongguochengzhongjishideyuyishibiebingpaichu，qizhongbaokuojichuangzhongyaodelingbujian，rushuchuzhou、轉子、主軸、軋輥（支撐輥和工作輥）和導向輥。在這些回轉體零件上應安裝傳感器，以便采集重要的生產過程數據，及時地采取必要措施。

　　在這種檢測方法中，旋轉零部件工作時在外力作用下可能產生的變形（可在多個不同的檢測點對旋轉零部件在外力作用下的變形進行檢測），在生產工作過程中出現的旋轉零部件表麵磨損和形狀磨損（剝離、粘附、表麵擠壓碎裂和摩擦）等可以是重要的被檢測參數。

　　zhezhongjishukeyizhijieyingyongyuruyinshualingyuzhong，zaizhegelingyuzhong，zhagunleilingbujiandeyuanduheyuantiaodongwuchaduiyinshuapindezhiliangyouzhezhijiedeyingxiang。lingyigekeyizhijiecaiyongzhezhongjiancejishudelingyushizhagunshengchanqiye
，yinweizhegelingyuzhongxuyaoduishengchanguangdaosuliaobomozhagunbiaomiandeweiguanjiegoujinxingjiance。

　　在這種情況下
，利用光纖傳導的間距檢測傳感器在多個檢測點進行檢測是非常合適的
，因為這些檢測傳感器的安裝所需的空間很小（微型傳感器）
，采用的是非接觸式檢測，不會對被測表麵帶來損害
，在傳感器和被測物體之間沒有相互作用和影響。　

對不同的旋轉對稱物體進行檢測監控的臥式床身檢測試驗台

　　為了能夠演示這種檢測技術的應用情況
，專門設計和製造了一個試驗台（圖2）。這個試驗台的結構非常複雜，對其剛性和穩定性都有著非常高的要求。在2009年度Stuttgart舉辦的Control 2009展覽會期間
，Fraunhofer IPT研究所就展示了一個這樣的試驗台：利用不同的光纖傳感器進行生產過程的監控。

　　gaishiyantaicaiyongdeshiwoshichuangshenjiegou
，chuangshenzhongdezhuzhouyoudiandongjiqudong，weilenenggouduibutongdexuanzhuanxitongjinxingjiance，chuangshenliangcedoupeibeilelianjieyongdelihezhuangzhi。

　　檢(jian)測(ce)單(dan)元(yuan)和(he)檢(jian)測(ce)數(shu)據(ju)評(ping)判(pan)單(dan)元(yuan)的(de)同(tong)步(bu)，以(yi)及(ji)主(zhu)軸(zhou)旋(xuan)轉(zhuan)運(yun)動(dong)的(de)同(tong)步(bu)是(shi)通(tong)過(guo)編(bian)碼(ma)器(qi)來(lai)實(shi)現(xian)的(de)。解(jie)碼(ma)器(qi)的(de)設(she)置(zhi)使(shi)它(ta)能(neng)夠(gou)根(gen)據(ju)旋(xuan)轉(zhuan)角(jiao)度(du)的(de)大(da)小(xiao)產(chan)生(sheng)相(xiang)應(ying)的(de)TTL觸chu發fa信xin號hao

，並bing把ba這zhe些xie觸chu發fa信xin號hao發fa送song到dao評ping判pan單dan元yuan中zhong，對dui攝she像xiang機ji的de工gong作zuo過guo程cheng進jin行xing控kong製zhi。攝she像xiang機ji所suo采cai集ji的de數shu據ju信xin息xi會hui經jing過guo分fen析xi軟ruan件jian進jin行xing處chu理li，每mei兩liang個ge觸chu發fa信xin號hao之zhi間jian對dui應ying的de轉zhuan角jiao相xiang當dang於yu0.1。

　　作zuo為wei檢jian測ce傳chuan感gan器qi，有you三san種zhong可ke以yi與yu光guang纖xian開kai關guan耦ou合he使shi用yong的de光guang纖xian光guang學xue傳chuan感gan器qi可ke供gong選xuan用yong。利li用yong這zhe種zhong光guang纖xian開kai關guan，係xi統tong可ke以yi在zai光guang纖xian和he檢jian測ce傳chuan感gan器qi之zhi間jian轉zhuan換huan，從cong而er實shi現xian檢jian測ce點dian位wei置zhi與yu旋xuan轉zhuan運yun動dong的de同tong步bu。各ge傳chuan感gan器qi利li用yong標biao定ding麵mian統tong一yi進jin行xing標biao定ding，從cong而er使shi其qi檢jian測ce值zhi為wei固gu定ding的de反fan射she值zhi。

   粗糙度檢測的專用傳感器

　　對於每個回轉對稱體的檢測，都必須包括對其偏心、形狀誤差、波(bo)形(xing)度(du)和(he)粗(cu)糙(cao)度(du)的(de)檢(jian)測(ce)。為(wei)了(le)能(neng)夠(gou)對(dui)被(bei)測(ce)物(wu)體(ti)得(de)出(chu)有(you)說(shuo)服(fu)力(li)的(de)結(jie)論(lun)，需(xu)要(yao)對(dui)檢(jian)測(ce)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)過(guo)濾(lv)，對(dui)每(mei)個(ge)特(te)征(zheng)值(zhi)都(dou)要(yao)進(jin)行(xing)專(zhuan)門(men)的(de)研(yan)究(jiu)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)在(zai)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)單(dan)獨(du)的(de)對(dui)檢(jian)測(ce)值(zhi)的(de)特(te)征(zheng)進(jin)行(xing)監(jian)控(kong)了(le)。

　　為了實現對檢測數據的過濾，使用了多種濾波器
，包括低通濾波器、帶通濾波器和高通濾波器
，因為檢測到的數據信息來自不同的頻率段。

　　利(li)用(yong)一(yi)個(ge)非(fei)對(dui)中(zhong)安(an)裝(zhuang)的(de)部(bu)件(jian)可(ke)以(yi)對(dui)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)調(tiao)製(zhi)，調(tiao)製(zhi)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)率(lv)與(yu)旋(xuan)轉(zhuan)物(wu)體(ti)的(de)頻(pin)率(lv)相(xiang)同(tong)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)，圓(yuan)形(xing)零(ling)件(jian)的(de)圓(yuan)度(du)狀(zhuang)況(kuang)就(jiu)非(fei)常(chang)容(rong)易(yi)識(shi)別(bie)出(chu)來(lai)了(le)。這(zhe)種(zhong)檢(jian)測(ce)頻(pin)率(lv)由(you)低(di)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)進(jin)行(xing)過(guo)濾(lv)，形(xing)狀(zhuang)誤(wu)差(cha)和(he)波(bo)形(xing)度(du)誤(wu)差(cha)利(li)用(yong)帶(dai)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)進(jin)行(xing)過(guo)濾(lv)
，而(er)粗(cu)糙(cao)度(du)則(ze)是(shi)利(li)用(yong)高(gao)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)進(jin)行(xing)過(guo)濾(lv)。

　　經過過濾的信號（形狀誤差、波形度和粗糙度等）都會按照DIN/ISO 12181-2標準和11562標準進行特征值標準化處理，通過這種監控方法可以實現零部件狀態的追述。

　　為了進一步提高該係統的可集成性，Fraunhofer IPT研(yan)究(jiu)所(suo)計(ji)劃(hua)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)縮(suo)小(xiao)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)直(zhi)徑(jing)，並(bing)計(ji)劃(hua)研(yan)發(fa)生(sheng)產(chan)專(zhuan)門(men)用(yong)於(yu)粗(cu)糙(cao)度(du)檢(jian)測(ce)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)。通(tong)過(guo)對(dui)傳(chuan)感(gan)器(qi)端(duan)部(bu)的(de)特(te)殊(shu)處(chu)理(li)，還(hai)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)不(bu)同(tong)角(jiao)度(du)的(de)檢(jian)測(ce)。

　　在這種間距檢測中，也可以使用其他光纖傳感器
，如光纖Bragg光柵（FBG）傳感器，以實現對力
、膨(peng)脹(zhang)和(he)溫(wen)度(du)的(de)附(fu)加(jia)檢(jian)測(ce)。這(zhe)種(zhong)檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)已(yi)經(jing)成(cheng)功(gong)的(de)運(yun)用(yong)於(yu)市(shi)場(chang)，出(chu)現(xian)在(zai)工(gong)業(ye)企(qi)業(ye)的(de)日(ri)常(chang)檢(jian)測(ce)中(zhong)。這(zhe)種(zhong)檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)還(hai)可(ke)以(yi)應(ying)用(yong)於(yu)建(jian)築(zhu)物(wu)狀(zhuang)態(tai)的(de)監(jian)控(kong)、風力發電設備葉片狀態的監控、管道以及油田設備的監控等。