[01080105]微小型光电式传感器技术研究与产品开发

任务来源：该项目来源于武汉市科技攻关计划项目(微小型光电式传感器技术研究与产品开发，项目编号：20041001005)。技术原理和应用领域：在现代工业生产加工和先进自动化系统的开发及应用中，越来越高的技术指标要求有高精度、高响应、可靠性好、尺寸小、能进行非破坏性在线检测的传感器。而传统传感器因其性能差、体积大，已很难满足这些要求。因此，该项目针对这种发展趋势，以微机电系统中的精密位移测量和电力系统中的电流测量为研究对象，运用光纤传感技术、集成化技术和微弱信号处理技术等先进技术研制微小型光电式传感器。其中，光纤位移传感器采用具有自有专利的集成化组合式光纤束作为敏感探头，基于反射式光强调制解调技术和双光路参比技术实现微小位移的测量。电流传感器采用基于集成电路制作工艺设计和加工的机制空心线圈作为敏感元件，以光纤作为信号传输通道，利用补偿技术和噪声控制技术实现电流的测量和远距离传输。所开发的光电式传感器产品克服了传统传感器存在的缺陷，具有体积小、集成度高、测量性能好、抗干扰性强等优点，能广泛应用于机械制造加工和微机电系统中的微小位移测量和电力系统中的电流测量、电能计量、继电保护、电力系统分析和控制等领域。关键技术及主要技术性能指标：1.关键技术：(1)基于强度调制的反射式光纤位移传感器建模理论和仿真设计；(2)光强补偿技术与集成化探头设计；(3)高精度和高稳定度电流敏感元件的结构设计与优化；(4)微弱信号处理技术与电路设计；(5)信号编码技术以及光纤传输技术；(6)嵌入式TCP/IP网络接口的结构设计和实现。2.主要技术性能指标：(1)光纤位移传感器达到的技术指标：分辨率：50nm；量程：0.5-1.0mm；测量精度：0.1%FS；小批量生产成本：1300-1700元。(2)光电式电流传感器达到的技术指标：额定一次侧电流：200A；电压等级：6kV，10kV，35kV；测量准确级：0.2S级；频率范围：5-2500Hz；小批量生产成本：1800-2200元(10kV等级)。推广应用前景：随着社会对高速高精高响应精细加工产品和微机电系统需求的不断扩大，以及国民经济和社会生活对供电质量需求的日益增长和电力系统自身电子化、光纤化和网络化的发展需求，满足这些要求的新型光电式传感器将能广泛应用于机械制造加工和微机电系统中的微小位移测量和电力系统中的电流测量、电能计量、继电保护、电力系统分析和控制等领域。除了微机电系统和电力系统外，微小型光电式传感器在汽车、机械制造、信息和通信、医疗和生物工程、国防、航空航天、航海、农业、环境和家庭服务等领域有着潜在的巨大应用前景。