光纤位移传感器信号处理电路设计.pdf

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1、2011证仪表技术与2011第5期InstrumentTechniqueNn5光纤位移传感器信号处理电路设计杨秋虎，张冈，陈幼平，连燕波(华中科技大学国家数控工程研究中心，湖北武汉430074)摘要：为了实现光纤位移传感器的信号检测，提出了一种测量传感器微弱信号的方法。通过使用MAX274和AD637等元件设计了性能较好的滤波电路和相关检测电路。重点阐述了带通滤波器的设计原理和实现方法。实验结果表明，设计出的信号处理电路对所设计的光纤位移传感器，能够有效地滤除信号中的噪声，并且传感器也有较好的信号输出。关键词：光纤

2、位移传感器；带通滤波；相关检测中图分类号：TP212文献标识码：B文章编号：1002—1841(2011)05—0003—03DesignofSignalProcessCircuitofFiberDisplacementSensorYANGQiu—hu，ZHANGGang，CHENYou—ping，LIANYan—bo(NationalNumericalControlEngineeringCenter，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，Chin

3、a)Abstract：Amethodtodetecttheweaksignalwasproposedaccordingtotheopticalfiberdisplacementsensor．TheAD637andtheMAX274wereemployedtodesignafiltercircuitandcorrelationdetectioncircuitwhichhavegoodperformance．Thedesignprincipleandmeansoftheband—passfilterwerethemai

4、npointsduringthedesignprocess．Theresultoftheexperimentindicatesthatthesignalprocesscircuitcaneliminatethenoisemixedintheusefulsignaleffectively．Thesensorhasasatisfiedsignaloutput．Keywords：opticalfiberdislpacementsensor；band—passfilter；coⅡelati0ndetection0引言差。所

5、以其带宽很难做得很窄，这使滤波效果受到限制，鉴于光纤位移传感器主要分为基于相位调制的激光干涉式光此，提出了一种检测微弱信号的方案。纤位移传感器(LaserInterferometricOpticalFiberDisplacement由于位移传感器采用差分补偿结构，所以采用的是一发两Sensor，LIOFDS)和基于强度调制的反射式光纤位移传感器收的结构，其信号处理框图如图1所示，关于传感器光纤探头(ReflectiveOpticalFiberDisplacementSensor，ROFDS)。激光干的设计原理请参见

6、参考文献[1]，这里具体探讨的是微弱信号涉仪采用的是相干光干涉原理进行检测，所以精度较高，但对处理电路的设计。光源的稳定度要求较高，价格比较昂贵；而反射式光纤位移传接收光纤束中的光信号经过光电探测器后转变为电信号，感器结构简单，成本比较低廉，所以应用比较广泛，在光纤传感由于信号比较微弱，常常被噪声所淹没，所以需要采用微弱信领域也占有着重要的地位--。号处理技术，得到有用信号。由于信号中不可避免的存在多种1光纤位移传感器的基本原理噪声，可以通过带通滤波器滤除部分噪声。基于乘法器和低通最基本的反射式光纤位移传感器由2根

7、光纤组成，光源发滤波器的相关检测实现的主要功能是幅值检测。出的光经过发射光纤传播，从发射光纤出射到物体的表面，经过表面的反射，进入接收光纤，光敏元件负责接收光电信号并转化为电压信号J。在其它参数不变的情况下，电压信号的大小，取决于发射光纤端面与被测面之间的距离。经过后续的信号处理电路，即可检测出位移量。2微弱信号处理在光电检测系统中，噪声来自信号光、环境光、光电探测器、电子元器件和电路。抑制这些噪声的有效方法是对信号的幅值进行调制与解调。通过调制与解调，可以有效排除环境杂散光的干扰，避开电子器件的低频1／f噪声，消

8、除探测器暗电流和电路直流漂移的影响，实现光电信号的高精度检测_3J。通常，调幅信号的解调方案是先通过选频放大器，滤去噪声信号，然后再用有效值一直流转换等解调电路对信号解调。选频放大器就是1个通带很窄的高Q值带通滤波器(BPF)。但是Q值太高的BPF对频率的漂移非常敏感，在实际测量中由于电路本身的漂移以及信号中心频率的漂移，会引入很大的误基金项目：国家自然科学