基于反射式光纖位移傳感器的位移測量系統(tǒng)設計

反射式光纖位移傳感器

一、原理二、實物制作三、數(shù)據(jù)處理一、原理：

光在光纖中傳輸如圖1所示：

反射式光纖位移傳感器是一種傳輸型光纖傳感器。

如圖2：光纖采用Ｙ型結(jié)構(gòu)，兩束光纖一端合并在一起組成光纖探頭，另一端分為兩支，分別作為光源光纖和接收光纖。光從光源耦合到發(fā)射光纖，通過光纖傳輸，射向反射片，再被反射到接收光纖，最后由光電轉(zhuǎn)換器接收，轉(zhuǎn)換器接受到的光強與反射體表面性質(zhì)、反射體到光纖探頭距離有關。

當反射表面位置確定后，接收到的反射光光強隨光纖探頭到反射體的距離的變化而變化。顯然，當光纖探頭緊貼反射片時，接收器接收到的光強為零。隨著光纖探頭離反射面距離的增加，接收到的光強逐漸增加，到達最大值點后又隨兩者的距離增加而減小。在得到電壓與距離的關系之后就可以通過單片機的處理將電壓轉(zhuǎn)換成距離顯示出來。二、實物制作1、光發(fā)射模塊光源直接選擇激光頭2、光纖傳輸與光電轉(zhuǎn)換為了提高耦合效率，我們選擇了纖芯直徑較大的塑料光纖。由于是可見光，所以光在反射時要避免可見光的干擾，同樣光電二極管接收的時候也要避免可見光的干擾。3、放大濾波模塊

此部分采用一階有源濾波電路，因為它的電路比較簡單，可以和放大電路合并到一起。進行兩級放大濾波。由于是直流信號，所以我們設定一個較大的截止頻率就好，考慮到fp=0.37f=0.37/(2RC)，以及電阻上的壓降的影響，所以我們選取R=33，C=100。5、AD轉(zhuǎn)換模塊AD轉(zhuǎn)換模塊我們選用了芯片TLC1543IN，它擁有11模擬輸入通道，與單片機的接口采用串行接口方式，引線很少，與單片機連接簡單。并且精確度也相對八位的高。6、單片機控制模塊光信號經(jīng)轉(zhuǎn)換以后變成電壓信號，這樣就可以得到多組的電壓與距離的對應關系，將電壓與距離的對應關系輸入到MATLAB軟件中進行擬合，擬合出電壓距離的公式以此公式為標準經(jīng)單片機處理就可以將電壓信號轉(zhuǎn)換成為距離并顯示在液晶上面。三、數(shù)據(jù)的處理右圖為實際測得的數(shù)據(jù)擬合出來的曲線擬合出來的曲線與我們實測的數(shù)據(jù)非常接近，所以我們就用此公式近似處理電壓信號，將電壓轉(zhuǎn)換成距離顯示出來。通過硬件實驗平臺和MATLAB等軟件的合理結(jié)合，使課內(nèi)實驗不再是理論知識的枯燥接受，而是創(chuàng)新性和動手實踐的結(jié)合。在學習理論知識的同時，培養(yǎng)了動手能力。在實驗中通過對碰到的問題的解決，培養(yǎng)了我們發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。增加了自主學習的能力，使我們