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1、用于检测复合材料结构状态的智能光电系统2006年03M11H13:47不详作者：佚名用户评论（0）关键字：摘要介绍了•种能够实时在线检测复合材料内部结构状态的一种智能光电系统的研制，详细介绍了微弱光电流侍号调理电路的设计。该系统以光纤作为传感器、CD4051为多路模拟开关、AD0801实现A/D转换、89C51单片机为微处理器。PC机与单片机通信，完成数据处理并实现故障点的定位。AnIntelligentPhotoelectricitySystemforCompositeMaterialsStateDetectionGu
2、oShengfa.ChenSanbao,LiHaijun（DepartmentofCommunicationEngineering,WuHanUniversityofScienceandTechnology,WuHan,430063）Abstract:Introducesthedevelopmentofanintelligentphotoelectricitysystemwhichcanrealtimeonlinedetectthecompositematerialsstate.Detailthedesignofthec
3、ircuittodetectfaintelectriccurrentsignalthissystem,Fiber-opticalsensorsareadopted,ananalogmultichannelisswitchedbyCD4051,andA/DconversionisachievedbyADC0801.89C51isamicrocomputer.Personalcomputercancommunicatewiththissystemandreceivethedatafromit」nthecomputerthed
4、ataareprocessedandthefailurepositioncanalsobelocated.Keyword:compositematerials;Fiber-opticalsensor;single・chipmicrocomputer;serialcommunication复仑材料正得到越來越广泛的应用，但其结构内部损伤很难用常规方法检测到。现右的各种无损探伤方法，如X射线及超声C扫描等，使用既不经济又不能实行实时在线监控，有时还会造成误诊断。利用光纤作为传感器的优良特性，将光纤网络（分布式光纤传感器）埋入
5、复合材料结构内部，材料内部结构状态（如应力、应变等）的改变会导致光纤内通过的光能帚:发生相应的变化，即材料内部状态昴与光纤内通过的光能戢方一一对应的函数关系，这样通过检测光纤内通过的光强信号的强弱变化，就川以探知材料内部结构损伤的程度,通过合理的布置光纤网络并对网络屮的各根光纤进行具体编号,可以获得材料结构内部各点（光纤网络节点〉所受的应变值，即可实现故障定位。光纤传感网络的结构及布置原理如图仁光源（LED）阵列图1传感贱阵列示蕙图光纤屮通过的光信号.经光电传感器（光探测器）转换成电信号,这是个模拟最，需经A/D转换成数
6、字信冬经单片机处理后送入PC机，计算机完成对信号的处理，并显示复合材料内部结构的网络图并显示对应各网络节点的损伤程度。因此,系统应包括两部分：前端是一个单片机数据采集系统，完成对多路光信号的采集,并把数据送往计算机：后端有计算机完成对数据的处理、图像模拟。两者通过RS232串行通信传输数据，不通信时，两者可以各自独立工作，单片机不占用计算机资源。1系统的基木组成本系统的光源采川的是GF222型光纤耦合GaAs侧面发光管，其峰波氏为880nm,根据传感器设计的要求,采用GT101A熨PIN光电二极管实现光电转换后，把光强信
7、号转换成光电流信号，经过CD4051模拟8路开关切换.每次一路信号进入信号调理放犬电路,转换成标准电平0、5V・然后通过ADC0801转换成相应的数字量，微处理器选用AT89C51,其内部配有4K的EEPROM作为程序存储器，外围配28C64作为数据存储器，采用吊行通信11实现与计算机界步半双工通信,MAX232实现RS232电平与TTL电平之间的转换，LCD显示各通道号及其光强度值，系统破件组成框图如图厶鉴于光电转换器输出的光电流值及其微弱，微弱小信号的检测是一个技术上的难点，卜‘血求点讨论对光电流信号的调理电路设讥田
8、2检她系歧理件梅田2信号调理电路的设计山于复合材料所受的应变引起光纤传感器光强信号的变化很小，经光探测器转换后的光电流信号变化极其微弱，加上各种噪声的影响，因此，要准确检测光电流信号必须采取特殊的措施，木系统的信号调理电路包括两部分：放大电路及滤波电路・图3光电流信号放大电路图4甚低频有源滤波电路图3屮，信号光是指从
