反射式光纤位移传感系统《专业综合训练》报告.doc

燕山大学专业综合训练报告题目： 反射式光纤位移传感系统 学院（系）：信息科学与工程技术学院年级专业： 09级光电子一班 学 号： 090104040005 学生姓名： 侯兴怀 指导教师： 毕卫红 燕 山 大 学 专 业 综 合 训 练 报 告1 训练概况1.1 训练目的根据本专业的培养方向：电子科学与技术专业的学生应掌握电子学和光子学的基本理论、基本知识，要拥有光学技术、光传感等方面的专业知识。在大学本科阶段，注重培养学生的科学研究能力和实际工作能力，加强实践环节、加强基本技能训练。专业综合训练是安排在大学四年级的一项教学实践环节，是在学生学习了本专业的全部专业基础课和部分专业课后安排的。通过理论与实践的结合，可使学生加深对所学知识的理解，并为后续的学习指引方向。同时使学生初步了解光电系统的设计、制作、调试过程，为将来走上工作岗位奠定基础。本次训练应达到的目标是：1. 了解光电技术的应用情况；2. 了解光纤传感器的制作、光参数的设计与实现方法；3. 了解电子电路的系统设计、焊接、制版，组装等工艺过程；4. 了解光电系统的安装、调试过程；学习分析、排除故障的方法；5. 掌握反射式光纤位移传感器工作原理、传感系统测量位移的方法及仪器的标定方法。1.2 训练内容训练内容：光纤位移传感系统，属于强度调制光纤传感器是利用待测物理量引起光强变化,通过检测光强的变化实现对待测物理量的测量，如位移、压力、振动、表面粗糙度等。1.3 时间安排第1周：周一：专业综合训练总体内容讲解，领取专业综合训练任务；周二周四：查阅资料，设计电路、了解其光学原理；周五：对设计文件进行验收;第2周：元器件分选、电路焊接与调试、光纤组件制作;地点：信息馆212第3周：进行电路仿真、程序编写调试地点：信息馆201第4周：样机调试、位移传感系统测试数据提交、验收答辩；总结并撰写训练报告地点：信息馆212、2012 设计原理2.1 理论基础 反射式强度调制型光纤传感器（RIM-FOS,Reflective Intensity Modulated Fiber Optic Sensor）是一种非功能型光纤传感器，光纤本身只起传光作用。反射式光纤传感器的原理如图1所示。光纤探头A由两根光纤组成，一根用于发射光，一根用于接收反射体反射的光，R是反射体。系统可工作在两个区域中，前沿工作区和后沿工作区（见图4）。可以看出，当在前沿区域工作时可以有较高的灵敏度；当在后沿区域中工作时，可以获得较宽的动态范围。2.2原理框图图2 系统原理框图2.3电路原理图2.3.1总图图3 电路原理总图2.3.2 电源图4 电路原理电源图2.3.3 D/A转换图5 电路原理D/A转换图2.3.4 单片机图6 电路原理单片机图2.3.5 显示模块图7 电路原显示模块图2.3.6 恒流源图8 电路原恒流源图2.4 仿真图图9仿真图2.5程序流程图2.6实验数据分析2.6.1 调制特性曲线绘制出LED驱动电流为30mA、40mA、50mA系统的调制特性曲线：驱动电流(步进2mA)/mA电压/v001.960.20293.9210.42085.8820.63367.8430.85159.8041.059411.7651.262413.7261.460415.6871.658417.64821.846619.6092.039621.572.222823.5312.40625.4922.589227.4532.767429.4142.925831.3752.9654驱动电流(步进5mA)/mA电压v/v004.9020.52979.8041.064314.7071.564419.6092.044624.5112.5129.4142.945634.3162.96542.6.2 反射光强与驱动电流的关系将探头与反射体距离固定在最大位置处，调节LED驱动电流（步长约1mA）绘制LED的P-I特性曲线：距离/mm30mm35mm40mm45mm50mm0000000.10.02460.06910.09380.09380.0790.20.12350.19260.23710.2470.24210.30.24210.34090.40020.44460.44460.40.39030.51380.60270.62270.6670.50.53850.69170.79050.86460.9140.60.68180.85970.97821.06221.1260.70.82011.02271.1611.26481.34590.80.95851.18571.33761.45751.55630.91.0821.32411.5021.64031.744111.17591.44761.64021.79051.9171.11.251.53651.74411.89722.02571.21.29441.59091.80831.95152.09981.31.30231.62551.84292.0012.13931.41.29941.600081.84782.00592.14431.51.25991.55631.8331.97632.11461.61.21051.5061.79851.92692.06521.71.15611.43281.72921.86761.9961.81.09191.36361.66011.77861.91211.91.02271.28461.5811.68971.813220.95351.21051.49711.59581.71942.10.89421.14131.4131.50291.62052.20.831.06721.3341.4181.52672.30.77070.9981.25491.3291.43772.40.71140.92881.17591.24011.34392.50.66710.86951.10181.1611.25992.60.61260.82011.03751.09191.17592.70.57310.77070.97821.03261.11162.80.52370.72130.92390.97331.04742.90.48910.67680.86950.9140.983230.45450.64230.82060.85970.92393.10.42490.60270.77570.81520.87453.20.39520.57310.74110.77070.82513.30.36560.53850.69660.72120.78063.40.33590.50390.6620.68670.73613.50.31120.47920.62740.64720.69663.60.29150.45940.60270.61760.66273.70.27170.43470.5780.58280.63243.80.25190.4050.54840.56340.59723.90.23220.38950.52860.53850.563140.21730.36560.50390.51380.54344.10.19760.34580.48420.4890.51324.20.18280.3310.46040.46930.4944.30.16790.31120.44460.44960.46964.40.15310.29130.42490.42980.44964.50.13810.28650.410.4150.42984.60.12840.27170.39520.39520.414.70.11850.26180.38040.38040.39524.80.10370.2470.37050.36560.38044.90.09390.23710.35570.35070.365650.0830.22720.34580.33590.35073 心得与体会 做了四周的课程设计，有很多的心得体会，有关于单片机方面的，有关于光纤方面的。 我们组一共有三个人，课程设计过程中有很多不懂。所幸的是，我得到了很多同学的帮助。首先我们用Protues做了一些仿真图，做一些理论上的研究。接下来就是做硬件方面的焊接工作了。没想到这项看起来不需要多少技术的工作却是非常的劳心劳力。在这个时候也有很多人帮助我，在我打盹儿的时候帮我做点焊接。 接着是编程。51的引脚及其功能，a/d转换，d/a转换，所有用到的都一再的看书了解，同时请教同学我看书过程当中的疑惑。在这个过程中又发现了以前焊接当中出的一些问题，能改的就改。这方面的工作挺难，也挺烦，需要耐心。 最后是数据测量，按照老师讲的一步步耐心测试，顺利完成。 我发现自己对单片机也有兴趣，想寒假回家以后自己去买一些东西来做。通过这次实践使我更深刻的体会到了理论联系实际的重要性，我们在今后的学习工作中会更加的注重实际，避免称为只会纸上谈兵的赵括。 通过这次课程设计，我不仅加深了对理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新可以是在原有的基础上进行改进，使之功能不断完善，成为真己的东西。 设计结果能够符合题意，成功完成了此次实习要求，我们不只在乎这一结果，更加在乎的是这个过程。这个过程中，我们花费了大量的时间和精力，更重要的是，我们在学会创新的基础上，同时还懂得合作精神的重要性，学会了与他人合作。燕山大学专业综合训练评审意见表出勤成绩（10分）：A：100%B：95%以上C：90%以上D：80%以上E：80%以下设计文件（20分）：A：方案合理可行，设计思路清晰；B：方案较合理可行，设计思路明确；C：方案有部分不合理，设计思路有偏差；D：方案多处不合理；E：方案不合理；焊接及硬件调试、光纤组件制作（30分）：A焊接流程正确，操作方法合理，焊接质量高；B焊接流程正确，操作方法较合理，焊接质量较好；C焊接流程基本正确，操作方法基本合理，焊接质量一般；D焊接流程基本正确，操作方法不太合理，焊接质量较差；E焊接流程不正确，操作方法不合理，焊接质量很差；版图绘制及软件编程调试（30分）：A版图绘制合理布局规范，程序编写规范条理，调试结果正确；B版图绘制合理布局较规范，程序编写较规范条理，调试结果正确；C版图绘制基本合理布局基本规范，