セルフキャリブレーション機能を有する差動型光ファイバー変位計の開発

带自校准功能的差分光纤位移计的研制

• 批准号: 09750162
• 负责人: 嶋本 篤
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750162/
• 关键词: 光ファイバー; 半導体レーザー; 反射率; 変位計測; 幾何光学解析; 作動距離

本年度は、50mum径の光ファイバープローブを用いて、差動型光ファイバー変位計の測定プローブ、電子回路等を試作し、また、幾何光学解析結果と実験値の比較を行った。試作した光ファイバープローブは、1本の照射ファイバーの周囲に6本の受光ファイバーからなる受光部Iを配置し、さらにそれを取り囲むように多数の受光ファイバーからなる受光部IIを配置した。全体のファイバー束の直径は1.1mmとした。半導体レーザー光を焦点距離20mmの収束レンズを用いて照射ファイバー端面に入射角thetaで入射させ、受光ファイバーIおよびIIからの受光電力P_IおよびP_<II>をフォトダイオードで検出し、これらの和P_<II>+P_Iおよび差P_<II>-P_Iおよびそれらの商をアナログ電子回路で演算し、出力する。また、購入した分解能0.6nmのリニアマイクロエンコーダーを既設の校正装置に組み込んだ校正装置により、十分な分解能で試作した変位計の校正を行った。幾何光学解析は、研究代表者らが開発した手法(Appl.Opt.,35(34),6767(1996))に基づき、これを拡張して適用した。その結果、幾何光学解析結果は実測値とほぼ完全に一致し、レーザー光を用いた差動型光ファイバー変位計においても、幾何光学解析が可能であることが確認できた。また、反射率が異なる3種の被測定面(金蒸着面、カーボンコートされたアルミニウム面、ビデオテープ)に対して、商出力が反射率の影響を受けないことが確認できた。得られた変位計の周波数特性は、1MHzにもおよび、高周波の振動測定にも適用可能であることが示された。

This year, we conducted trials and comparisons of 50 um diameter optical sensors, differential optical sensors, electronic circuits, etc. The light receiving part I is arranged in the light receiving part 1, and the light receiving part II is arranged in the light receiving part 2. The diameter of the whole bundle is 1.1mm. The focal distance of the semiconductor beam is 20mm, and the incident angle theta <II><II>of the irradiation end surface is used. The incident angle theta of the light receiving end surface is used<II>. The calibration device is composed of a calibration device and a calibration device with a resolution energy of 0.6 nm. Geometrical Optics Analysis and Research Representative's Method of Development (Appl.Opt., 35(34), 6767 (1996)). The results of geometric optics analysis are completely consistent with those of differential optics analysis. 3 kinds of surfaces to be measured (gold vapor deposition surface, light emission surface and light emission surface) are different in reflectance and reflectance. The frequency characteristics of the frequency measurement are as follows: 1MHz

项目成果

T.Sawa, A.Shimamoto and K.Tanaka: "Evaluation of the mechanical properties of the multilayered films by nanoindentation at a penetration depth as small as 10nm" Journal of The Magnetics Society of Japan. 21・S2. 103-106 (1997)

T.Sawa、A.Shimamoto 和 K.Tanaka：“通过纳米压痕在小至 10nm 的穿透深度评估多层膜的机械性能”，日本磁学学会杂志 21・S2（1997 年）。 ）

F.Suganuma, A.Shimamoto and K.Tanaka: "Development of a differential optical fiber displacement sensor" Journal of The Magnetics Society of Japan. 21・S2. 115-118 (1997)

F.Suganuma、A.Shimamoto 和 K.Tanaka：“差分光纤位移传感器的开发”日本磁学学会杂志 21・S2（1997 年）。

A Shimamoto and K.Tanaka: "Development of a depth controlling nanoindentation tester with subnanometer depth and submicronewton load resolutions" Review of Scientific Instruments. 68・9. 3494-3503 (1997)

A Shimamoto 和 K. Tanaka：“具有亚纳米深度和亚微米牛顿负载分辨率的深度控制纳米压痕测试仪的开发”科学仪器评论 68・9 (1997)。