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文档简介

强度调制型论文:光纤微弯压力传感器的检测系统设计【中文摘要】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。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。【英文摘要】The optical fiber sensing technology developed so far, with its unique features, it is taken seriously by people and widely applicated. Along with the rapid development of manufacturing industry and optical theory continuously updating, many different modulation type of optical fiber sensing technology appear constantly. Among them, type of light intensity modulation appear firstly, its theory areach mature.this kind of optical fiber sensor have the features that less demanding on the components, flexibility in design and high sensitivity, it is satisfactory for ordinary living and industrial measurement requirements.The main work of the paper is study of pressure sensing system based on the micro-bending loss. First, This paper analysis of microbending fiber optic sensing principle, and the distance of each tooth in microbent mechanism is determined according to fiber parameters and principle of microbending loss. Pressure is generated by place heavy objects on the microbending device, The weight of objects reflect outside pressure. Considering the location of the placed object can affect results of pressure measurements. This paper build a supporting device that can excluding the impact of location factors. Second, Based on the above facilities, pressure dectecting system that can stable measure and display the size of the weight of external heavy objects is designed. Detecting system chiefly consist of hardware circuit and sofeware,its hardware circuit contain the section of stable light emission, weak intensity receiving, signal amplifying, signal filter, data processing display and transmission.the part of data processing display and transmission include STC89C52RC single-chip computer and its peripheral circuits. The measurement result is display by LCD and upper machine PC.At last,In order to calibration the ralationship between voltage and weight,PC interface and procedures is designed.Beside the calibration and display function, PC need to perform senting calibration results into single-chip computer function,for single-chip computer can query and display weight value according to detected voltage,and achieve the purpose of measuring without PC.In this paper,the sensing performance of this system is tested by experiment,the results is found in reasonable area,and this design have achieved desired results.【关键词】强度调制型 光纤传感 微弯齿 压力测量【英文关键词】Intensity modulation fiber optical sensor Micro-bend mechanism pressure measure【目录】光纤微弯压力传感器的检测系统设计摘要3-4ABSTRACT4-5第1章 绪论8-211.1 压力传感器研究现状81.2 光纤传感器发展及其应用8-91.3 光纤压力传感基本原理及分类9-171.3.1 按测量位置不同分类9-121.3.2 按调制方式不同分类12-171.4 微弯光纤传感器发展与应用17-191.5 课题研究的目的和意义191.6 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21-302.1 光纤微弯传感检测原理21-222.2 光纤微弯传感实验平台建立22-292.2.1 光纤微弯传感检测关键技术问题22-232.2.2 光纤微弯损耗原理23-262.2.3 微弯齿参数设计26-272.2.4 支撑支架结构27-292.3 本章总结29-30第3章 系统的硬件电路设计30-483.1 硬件电路的组成303.2 光源的驱动30-343.2.1 光源的选择30-333.2.2 驱动方式33-343.2.3 光源与光纤的耦合343.3 感光元件及放大调理电路34-413.4 数模转换电路41-433.5 微处理器的选择43-443.6 AD7705与AT89C52连线44-453.7 LCD显示电路45-463.8 负电源的产生和上位机接口通讯46-473.9 本章总结47-48第4章 系统软件设计48-674.1 系统软件组成48-494.2 单片机下位机程序49-564.2.1 AD转换程序49-524.2.2 电压值转变为重量值程序52-534.2.3 液晶屏显示程序53-544.2.4 串口通讯与数据存储程序54-564.3 三次样条插值56-574.4 上位机程序编写57-664.4.1 串口通讯编程方法59-614.4.2 VC与MAT

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