光纤位移传感器的光线束中包括发射光纤和接收光纤，图中P0和P1分别为发射和接收的光线。被测目标具有漫反射的性质。接收的反射光线被转换成电压输出。相应于P0和P1与目标之间锥形踪迹重叠区域的增大，输出电压关于位移z的曲线呈上升的趋势。到达光峰值之后，随着位移z的增加，输出电压按照平方反比的规律降低。
一般地，线性范围1具有很高的分辨率，适用于 测量 微小的位移;线性范围2的灵敏度较低，适用于测量较大的位移。
光纤探头的结构
1）标准光线探头的光纤分布有三种形式，如下图所示。
2）反射补偿光纤探头。若被测目标的反射率有很大变化，可以使用自动补偿型的探头。这种结构的探头可以在动态反射率100∶1的范围内保持很高的分辨率和精度。
补偿探头由三个光纤束组合而成，如下图所示。
一束发射，另两束接收，并且具有不同的响应特性。根据探头模组的电子学原理，利用两个接收光纤束的信号差补偿反射率的变化，并且得到正比于探头间隙的线性响应。这种探头可用于目标平移或转动状态。
3）边缘光纤探头专用于细小目标的位移和位置测量。
由于具有高频响应特性，所以这种结构对于 计算机 磁盘驱动器、磁带、超声波器械和生产线的应用是理想的方案。在这种传感器中，发射和接收光纤束是相对布置的。光纤通过被测目标的边缘到达接收光纤。
当目标在探头之间运动时，收到的光线的强度就会发生波动。用光纤测量系统监视光的波动并把它精确地转换为位移的变化。这种高灵敏度的结构不但可以得到较大的测量范围，而且分辨率可以达到2.5nm。边缘结构有棱镜型和 弯曲 型，如下图所示。
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