反射式塑料光纤微距检测系统的设计.pdf

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1、2012钲仪表技术与传感器2012第11期InstrumentTechniqueandSensorNo．1l反射式塑料光纤微距检测系统的设计曾一凡，谷蕾(沈阳工业大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳110870)摘要：文中，依据光纤镜面反射原理，并利用塑料光纤成本低、可绕性好和芯径粗易于加工的特点，进行了塑料光纤微距传感检测系统的设计。重点介绍了传感器的原理、测量系统的组成、检测电路的特点等，给出了光信号处理系统、电信号处理系统、软件程序设计以及实验测量结果。实验结果表明，在0～1into范围内传感器输出与待测距离成线性关系，灵敏

2、度为1．72mV／I．tm，平均相对误差为0．483％，适合于微距的测量。关键词：塑料光纤；传感器；微距；检测电路中图分类号：TP212．14文献标识码：A文章编号：1002—1841(2012)1l一0018—04ReflectivePlasticOpticalFiberMicro-displacementDetectionSystemZENGYi—fan，GULei(CollegeofInformationScienceandEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenya

3、ng110870，China)Abstract：Accordingtothereflectionprincipleofopticalfiber，andusingthecharacteristicsoflow—costplasticopticalfibercanbegoodaroundandthecorediameteriscoarse，thetestingsystemonreflectionplasticopticalfiberdistancesensorwasde—signed．Theprincipleoftheoptica

4、lfiberdistancesensor，theconstitutionofthemeasurementsystemandthecharacteristicsofthedetectioncircuitwererecommended．Itpresentedthesoftuaredesignandtheexperimentalresu1．Theexperimentresultshowstherelationshipbetweenoutputanddistanceislinearityintherangefrom0to1mm，the

5、sensitivityis1．72mV／I~m，theaveragerela—tiveerroris0．483％．Thesystemissuitableforthemeasurementofmicro—distance．Keywords：plasticopticalfiber；sensor；micro—distance；detectioncircuit0引言位移和角度的测量是叠栅条纹测量技术的主要应用之一。光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发文献[5]依据叠栅条纹测量技术，通过数出移过的叠栅条纹数展而迅速发展起来

6、的，以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输目得到相应的光栅移动的位移。但数据处理时没有对条纹数外界被测量信号的新型传感技术。作为被测量信号载体的光进行细分，因而精度相对低，误差较大。波和作为光波传播媒质的光纤，具有一系列独特的、其他载体光的干涉技术是利用对干涉条纹计数来实现对某种物理和媒质难以相比的优点。光纤不怕电磁干扰，光波易为各种光量的测量。文献[6]提出了一种将目标定位过程和测量过程分探测器件接收，可方便地进行光电或电光转换，易与高度发展开的绝对距离测量系统，采用由定位干涉仪和扫描测量干涉仪的现代电子装置和计算机相匹配，因

7、而在机械量测量方面得到组成的双干涉仪结构，测量精度和分辨率高，但是采用双干涉了广泛心用。仪结构提升了系统成本，无法得到广泛推广。文献[7—10]均近年来，国内外对微小位移量测量的研究重点主要集中在采用光的干涉技术实现对位移和绝对距离的测量，但是光的干提高其灵敏度和精度上。目前主要的微位移测量方法有CCD涉对环境和光源的稳定性要求比较高，而且对干涉条纹小数部技术’。、叠栅条纹技术、光的干涉技术】、激光测距技分的处理不当，这些都会对测量结果造成不可忽视的影响。术”和反射式光纤传感技术等。激光测距是以激光器作为光源进行测距，激光测距

8、仪一般作为对光敏感的图像传感器，CCD具有光电转换，电荷储采用两种方式来测量距离：脉冲法和相位法。文献[11—12]均存和电荷传输的功能。文献[2]在根据双目视差测量原理的基采用激光测量技术实现对距离的测量，实现了非接触式，高精础上，重点设计了图像采集系统CCD的驱动电路和基