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光纤微弯压力传感器的检测系统设计
作 者: 邓文华
导 师: 张华
学 校: 南昌大学
专 业: 机械电子工程
关键词: 强度调制型 光纤传感 微弯齿 压力测量
分类号: TP212
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
光纤传感技术发展至今,凭借其独有的性能,被人们重视并得到广泛的应用。伴随着制造业的迅猛发展和光学理论的不断跟新,出现许多种不同调制类型的光纤传感技术,其中光强调制型光纤传感技术出现最早,理论成熟。该类光纤传感器具有对元器件要求较低、设计灵活和灵敏度高等特点。能满足一般生活、工业的测量要求。本文主要工作为基于光纤微弯损耗的压力传感器检测系统设计。首先,本文分析光纤微弯传感原理,并根据光纤参数和光纤弯曲损耗原理确定了微弯齿的齿距。考虑到实验时物体的放置位置会影响压力的测量结果,搭建了一种能排除物体放置位置因素影响的实验平台。其次,在此基础上设计了能稳定检测和显示外界压力的大小的检测系统。检测系统主要由硬件电路和软件部分组成,硬件电路包含稳定的光源发射、微弱光强的接收、信号放大滤波、数据处理显示和数据的传输部分。数据处理和传输电路使用STC89C52RC单片机及其外围电路。测量结果使用液晶显示屏和上位机显示。最后,为了完成电压值和压力值的关系标定工作,设计了上位机界面并编写了相关程序。上位机功能除了标定和显示外,还具有将标定数据结果发送至单片机功能,以便单片机根据电压值大小查询显示压力值,实现可脱离上位机进行检测目的。本文通过实验测试了该系统的传感检测性能,得出该传感检测系统性能在合理的范围内,传感检测系统的设计达到预期的效果。
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全文目录
摘要 3-4 ABSTRACT 4-8 第1章 绪论 8-21 1.1 压力传感器研究现状 8 1.2 光纤传感器发展及其应用 8-9 1.3 光纤压力传感基本原理及分类 9-17 1.3.1 按测量位置不同分类 9-12 1.3.2 按调制方式不同分类 12-17 1.4 微弯光纤传感器发展与应用 17-19 1.5 课题研究的目的和意义 19 1.6 论文主要内容 19-21 第2章 光纤微弯传感检测原理与实验平台建立 21-30 2.1 光纤微弯传感检测原理 21-22 2.2 光纤微弯传感实验平台建立 22-29 2.2.1 光纤微弯传感检测关键技术问题 22-23 2.2.2 光纤微弯损耗原理 23-26 2.2.3 微弯齿参数设计 26-27 2.2.4 支撑支架结构 27-29 2.3 本章总结 29-30 第3章 系统的硬件电路设计 30-48 3.1 硬件电路的组成 30 3.2 光源的驱动 30-34 3.2.1 光源的选择 30-33 3.2.2 驱动方式 33-34 3.2.3 光源与光纤的耦合 34 3.3 感光元件及放大调理电路 34-41 3.4 数模转换电路 41-43 3.5 微处理器的选择 43-44 3.6 AD7705与AT89C52连线 44-45 3.7 LCD显示电路 45-46 3.8 负电源的产生和上位机接口通讯 46-47 3.9 本章总结 47-48 第4章 系统软件设计 48-67 4.1 系统软件组成 48-49 4.2 单片机下位机程序 49-56 4.2.1 AD转换程序 49-52 4.2.2 电压值转变为重量值程序 52-53 4.2.3 液晶屏显示程序 53-54 4.2.4 串口通讯与数据存储程序 54-56 4.3 三次样条插值 56-57 4.4 上位机程序编写 57-66 4.4.1 串口通讯编程方法 59-61 4.4.2 VC与MATLAB混合编程 61-62 4.4.3 VC调用COM组件进行标定 62-64 4.4.4 输入编辑框中数据类型转换 64-66 4.5 本章总结 66-67 第5章 实验结果及分析 67-71 5.1 检测系统稳定性观察 67-68 5.2 重量的测量 68-70 5.3 本章总结 70-71 第6章 总结与展望 71-73 6.1 课题的总结 71 6.2 课题的展望 71-73 致谢 73-74 参考文献 74-77 攻读学位期间的研究成果 77
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器(变换器)、传感器
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