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光纖位移傳感器的光線束中包括發射光纖和接收光纖，圖中P0和P1分別為發射和接收的光線。被測目標具有漫反射的性質。接收的反射光線被轉換成電壓輸出。相應于P0和P1與目標之間錐形蹤跡重疊區域的增大，輸出電壓關于位移z的曲線呈上升的趨勢。到達光峰值之后，隨著位移z的增加，輸出電壓按照平方反比的規律降低。
一般地，線性范圍1具有很高的分辨率，適用于測量微小的位移；線性范圍2的靈敏度較低，適用于測量較大的位移。
光纖探頭的結構
1）標準光線探頭的光纖分布有三種形式，如下圖所示。
2）反射補償光纖探頭。若被測目標的反射率有很大變化，可以使用自動補償型的探頭。這種結構的探頭可以在動態反射率100∶1的范圍內保持很高的分辨率和精度。
補償探頭由三個光纖束組合而成，如下圖所示。
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一束發射，另兩束接收，并且具有不同的響應特性。根據探頭模組的電子學原理，利用兩個接收光纖束的信號差補償反射率的變化，并且得到正比于探頭間隙的線性響應。這種探頭可用于目標平移或轉動狀態。
3）邊緣光纖探頭于細小目標的位移和位置測量。
由于具有高頻響應特性，所以這種結構對于計算機磁盤驅動器、磁帶、超聲波器械和生產線的應用是理想的方案。在這種傳感器中，發射和接收光纖束是相對布置的。光纖通過被測目標的邊緣到達接收光纖。
當目標在探頭之間運動時，收到的光線的強度就會發生波動。用光纖測量系統監視光的波動并把它精que地轉換為位移的變化。這種高靈敏度的結構不但可以得到較大的測量范圍，而且分辨率可以達到2.5nm。邊緣結構有棱鏡型和彎曲型，如下圖所示。
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