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 IPTyanjiusuoyanfashejidejianjujiancechuanganqi，nenggouzaiduogebutongdejianceweizhitongshiwanchengduibeijiagonglingjiandexingzhuangheweizhiwuchadenamijijingdujiance。zhezhongjishuzaihangkonghangtian
、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）hezheguangjingdejiaoduyijiqiyujiguangsheshuzhijiandejianju。yuqitadejiancexitongxiangbijiao，zhezhongjiancexitongdeyoudianzaiyutameiyouleisiyuxianxingtiaojieqihuoyadianfashengqizhileidequbiedangweidejixielingbujian。

　　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、噪zao聲sheng和he整zheng個ge係xi統tong的de磨mo損sun有you著zhe重zhong要yao的de影ying響xiang，源yuan於yu它ta們men的de錯cuo誤wu信xin號hao應ying在zai生sheng產chan加jia工gong過guo程cheng中zhong及ji時shi的de予yu以yi識shi別bie並bing排pai除chu，其qi中zhong包bao括kuo機ji床chuang重zhong要yao的de零ling部bu件jian，如ru輸shu出chu軸zhou、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。

　　這zhe種zhong技ji術shu可ke以yi直zhi接jie應ying用yong於yu如ru印yin刷shua領ling域yu中zhong
，在zai這zhe個ge領ling域yu中zhong，軋zha輥gun類lei零ling部bu件jian的de圓yuan度du和he圓yuan跳tiao動dong誤wu差cha對dui印yin刷shua品pin的de質zhi量liang有you著zhe直zhi接jie的de影ying響xiang。另ling一yi個ge可ke以yi直zhi接jie采cai用yong這zhe種zhong檢jian測ce技ji術shu的de領ling域yu是shi軋zha輥gun生sheng產chan企qi業ye，因yin為wei這zhe個ge領ling域yu中zhong需xu要yao對dui生sheng產chan光guang導dao塑su料liao薄bo膜mo軋zha輥gun表biao麵mian的de微wei觀guan結jie構gou進jin行xing檢jian測ce。

　　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。

　　該gai試shi驗yan台tai采cai用yong的de是shi臥wo式shi床chuang身shen結jie構gou，床chuang身shen中zhong的de主zhu軸zhou由you電dian動dong機ji驅qu動dong
，為wei了le能neng夠gou對dui不bu同tong的de旋xuan轉zhuan係xi統tong進jin行xing檢jian測ce，床chuang身shen兩liang側ce都dou配pei備bei了le連lian接jie用yong的de離li合he裝zhuang置zhi。

　　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)TTLchufaxinhao，bingbazhexiechufaxinhaofasongdaopingpandanyuanzhong，duishexiangjidegongzuoguochengjinxingkongzhi。shexiangjisuocaijideshujuxinxihuijingguofenxiruanjianjinxingchuli

，meilianggechufaxinhaozhijianduiyingdezhuanjiaoxiangdangyu0.1。

　　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、boxingduhecucaodudejiance。weilenenggouduibeicewutidechuyoushuofulidejielun，xuyaoduijianceshujujinxingguolv，duimeigetezhengzhidouyaojinxingzhuanmendeyanjiu，zheyangjiukeyishixianzaishengchanguochengzhongdandudeduijiancezhidetezhengjinxingjiankongle。

　　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 IPTyanjiusuojihuajinyibudesuoxiaochuanganqidezhijing
，bingjihuayanfashengchanzhuanmenyongyucucaodujiancedechuanganqi。tongguoduichuanganqiduanbudeteshuchuli
，haikeyishixianbutongjiaodudejiance。

　　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。