基于反射式光纖位移傳感器的位移測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

反射式光纖位移傳感器

一、原理二、實(shí)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(qiáng)與反射體表面性質(zhì)、反射體到光纖探頭距離有關(guān)。

當(dāng)反射表面位置確定后，接收到的反射光光強(qiáng)隨光纖探頭到反射體的距離的變化而變化。顯然，當(dāng)光纖探頭緊貼反射片時(shí)，接收器接收到的光強(qiáng)為零。隨著光纖探頭離反射面距離的增加，接收到的光強(qiáng)逐漸增加，到達(dá)最大值點(diǎn)后又隨兩者的距離增加而減小。在得到電壓與距離的關(guān)系之后就可以通過單片機(jī)的處理將電壓轉(zhuǎn)換成距離顯示出來。二、實(shí)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(shí)要避免可見光的干擾，同樣光電二極管接收的時(shí)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?yàn)樗碾娐繁容^簡(jiǎn)單，可以和放大電路合并到一起。進(jìn)行兩級(jí)放大濾波。由于是直流信號(hào)，所以我們?cè)O(shè)定一個(gè)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(jī)的接口采用串行接口方式，引線很少，與單片機(jī)連接簡(jiǎn)單。并且精確度也相對(duì)八位的高。6、單片機(jī)控制模塊光信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換以后變成電壓信號(hào)，這樣就可以得到多組的電壓與距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將電壓與距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系輸入到MATLAB軟件中進(jìn)行擬合，擬合出電壓距離的公式以此公式為標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)單片機(jī)處理就可以將電壓信號(hào)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(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)擬合出來的曲線擬合出來的曲線與我們實(shí)測(cè)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(hào)，將電壓轉(zhuǎn)換成距離顯示出來。通過硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和MATLAB等軟件的合理結(jié)合，使課內(nèi)實(shí)驗(yàn)不再是理論知識(shí)的枯燥接受，而是創(chuàng)新性和動(dòng)手實(shí)踐的結(jié)合。在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)了動(dòng)手能力。在實(shí)驗(yàn)中通過對(duì)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(xué)習(xí)的能力，使我們