为了实现对工件表面形貌的非接触精密测量, 提出了一种基于光纤传感的表面形貌测量系统, 并对系统的测量原理和关键技术进行了研究。通过对光纤传感器发射光纤的出射光强进行建模分析, 找到光强调制函数与被测距离的对应关系。针对测量系统中光源的稳定性和工件表面反射率变化对形貌测量的影响, 提出了增加参考光路的补偿技术。实验结果表明, 标定的位移调制特性曲线具有较好的重复性, 重复性误差为3.82%, 且曲线前坡的线性区间为0.2～0.6 mm, 灵敏度为1.11 mW/mm, 在线性区间内进行微位移测量, 测量的平均绝对误差为2.8 μm, 对工件表面台阶高度标定值为100.0 μm 的台阶进行10次测量, 台阶高度的平均绝对误差为6.2 μm , 说明本测量系统能较好实现工件表面形貌的测量。

为了实现对聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)瓶胚壁厚实时、高效、高精度的测量, 采用理论仿真结合实验验证的方法, 以标称3.5mm厚型的PET瓶胚为例给出设计实例, 建立了PET瓶胚壁厚测量的光学模型, 根据光线追迹原理分析验证反射式光纤位移传感器在测量PET瓶胚壁厚中应用的可行性, 并利用LIGHTTOOLS软件进行仿真模拟, 最终设计出一种基于反射式光纤位移传感器对PET瓶胚壁厚实时测量的装置, 并进行了实验验证。结果表明, 实验装置的测量量程为3.20mm~3.80mm, 线性度为15.8%, 灵敏度为0.8448mV/μm, 该装置相比传统测量效率提高了30%以上。这对提高实际检测效率和精度具有参考应用价值。