反射式光纤位移传感系统《专业综合训练》报告.docx
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反射式光纤位移传感系统《专业综合训练》报告
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：
************
************************
************************
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、201
2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,ReflectiveIntensityModulatedFiberOpticSensor）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
2.3.3D/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/v
0
0
1.96
0.2029
3.921
0.4208
5.882
0.6336
7.843
0.8515
9.804
1.0594
11.765
1.2624
13.726
1.4604
15.687
1.6584
17.6482
1.8466
19.609
2.0396
21.57
2.2228
23.531
2.406
25.492
2.5892
27.453
2.7674
29.414
2.9258
31.375
2.9654
驱动电流（步进5mA）/mA
电压v/v
0
0
4.902
0.5297
9.804
1.0643
14.707
1.5644
19.609
2.0446
24.511
2.51
29.414
2.9456
34.316
2.9654
2.6.2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/mm
30mm
35mm
40mm
45mm
50mm
0
0
0
0
0
0
0.1
0.0246
0.0691
0.0938
0.0938
0.079
0.2
0.1235
0.1926
0.2371
0.247
0.2421
0.3
0.2421
0.3409
0.4002
0.4446
0.4446
0.4
0.3903
0.5138
0.6027
0.6227
0.667
0.5
0.5385
0.6917
0.7905
0.8646
0.914
0.6
0.6818
0.8597
0.9782
1.0622
1.126
0.7
0.8201
1.0227
1.161
1.2648
1.3459
0.8
0.9585
1.1857
1.3376
1.4575
1.5563
0.9
1.082
1.3241
1.502
1.6403
1.7441
1
1.1759
1.4476
1.6402
1.7905
1.917
1.1
1.25
1.5365
1.7441
1.8972
2.0257
1.2
1.2944
1.5909
1.8083
1.9515
2.0998
1.3
1.3023
1.6255
1.8429
2.001
2.1393
1.4
1.2994
1.60008
1.8478
2.0059
2.1443
1.5
1.2599
1.5563
1.833
1.9763
2.1146
1.6
1.2105
1.506
1.7985
1.9269
2.0652
1.7
1.1561
1.4328
1.7292
1.8676
1.996
1.8
1.0919
1.3636
1.6601
1.7786
1.9121
1.9
1.0227
1.2846
1.581
1.6897
1.8132
2
0.9535
1.2105
1.4971
1.5958
1.7194
2.1
0.8942
1.1413
1.413
1.5029
1.6205
2.2
0.83
1.0672
1.334
1.418
1.5267
2.3
0.7707
0.998
1.2549
1.329
1.4377
2.4
0.7114
0.9288
1.1759
1.2401
1.3439
2.5
0.6671
0.8695
1.1018
1.161
1.2599
2.6
0.6126
0.8201
1.0375
1.0919
1.1759
2.7
0.5731
0.7707
0.9782
1.0326
1.1116
2.8
0.5237
0.7213
0.9239
0.9733
1.0474
2.9
0.4891
0.6768
0.8695
0.914
0.9832
3
0.4545
0.6423
0.8206
0.8597
0.9239
3.1
0.4249
0.6027
0.7757
0.8152
0.8745
3.2
0.3952
0.5731
0.7411
0.7707
0.8251
3.3
0.3656
0.5385
0.6966
0.7212
0.7806
3.4
0.3359
0.5039
0.662
0.6867
0.7361
3.5
0.3112
0.4792
0.6274
0.6472
0.6966
3.6
0.2915
0.4594
0.6027
0.6176
0.6627
3.7
0.2717
0.4347
0.578
0.5828
0.6324
3.8
0.2519
0.405
0.5484
0.5634
0.5972
3.9
0.2322
0.3895
0.5286
0.5385
0.5631
4
0.2173
0.3656
0.5039
0.5138
0.5434
4.1
0.1976
0.3458
0.4842
0.489
0.5132
4.2
0.1828
0.331
0.4604
0.4693
0.494
4.3
0.1679
0.3112
0.4446
0.4496
0.4696
4.4
0.1531
0.2913
0.4249
0.4298
0.4496
4.5
0.1381
0.2865
0.41
0.415
0.4298
4.6
0.1284
0.2717
0.3952
0.3952
0.41
4.7
0.1185
0.2618
0.3804
0.3804
0.3952
4.8
0.1037
0.247
0.3705
0.3656
0.3804
4.9
0.0939
0.2371
0.3557
0.3507
0.3656
5
0.083
0.2272
0.3458
0.3359
0.3507
3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，程序编写规范条理，调试过程正确；
□D版图绘制不太合理，程序编写基本规范条理，调试过程基本正确；
□E版图绘制不合理，程序编写不规范，调试结果错误；
报告成绩（10分）：
□A内容条理清晰，图表齐全，格式规范；
□B内容条理较清晰，图表较齐全，格式规范；
□C内容条理基本清晰，图表较少，格式基本规范；
□D内容条理基本清晰，图表较少，格式不规范；
□E内容条理不清晰，没有图表，格式不规范；
总成绩：
年月日
说明：
以上四部分有一个E即总成绩认定为E
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