光纤位移传感试验仪课设报告.docx

光纤位移传感试验仪课设报告.docx

《光纤位移传感试验仪课设报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光纤位移传感试验仪课设报告.docx（6页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

光纤位移传感试验仪课设报告

燕山大学

课程设计说明书

题目：

学院：

信息科学与工程学院

班级：

姓名学号：

姓名学号：

姓名学号:

指导老师：

1训练概况

1.1训练目的与任务

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

设计并制作一台光纤位移传感试验仪。

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。

图1光线反射调制原理图

2.2电路原理图

2.2.1电源部分

图3电路原理电源图

如图3所示，通过变压器将220V的电压转换成15V的电压，再经过桥式整流电路，交流量变成直流量，接着利用LM77812和LM7912将电压转换成12V和-12V供电路中的运放使用，再利用LM7805和LM7905将电压转换成5V和-5V供系统使用。

2.2.2D/A转换控制电流

图4电路原理D/A转换图

如图4所示，系统采用DAC0832来控制电流的大小，这是8位的DA转换，通过控制P2口的输出来实现电流0~50mA的变化，从而改变LD的光强。

2.2.3电压采集

图7电压采集电路

如图7所示，这是电压的采集电路，OPA2244的输出与单片机的P1^1脚相连。

2.2.4单片机STC12C5A60S2

图5电路原理单片机图

如图5所示，这是单片机STC12C5A60S2的连接电路图，P2口作为DA转换来改变驱动LD的电流大小，并有3个按键，按键可以改变P2的输入大小，从而实现对驱动LD电流的大小控制，而P1口作为AD转换来实现对采集来的电压信号进行处理，其中将参考电压设为5V。

串口实现程序的下载，也可实现与PC的通信，进行程序调试。

2.2.5显示模块

图6电路原显示模块图

如图6所示，本系统即可选择用LCD1602显示，也可选择用数码管显示，其中用MAX7219来驱动，可以减少对MCU的IO口的需求。

2.4程序流程图

图7程序的流程图

系统一上电，开始系统的初始化，然后进入主循环，DA开始工作，控制LD驱动电流的大小，同时AD也开始将采集来的电压实现转换，LCD1602或者数码管显示当前的电流值和采集来的电压值。

主循环中不停的检测键盘是否被按下。

3调试过程

遇到的问题：

1、调试的过程中，改变P2口的数据，经过DA转换之后，来控制驱动LD的电流大小，但是，不管怎么改变P2口的数据，电流的大小都为0，而DAC0832的输出电压是正确的，从而判定是LM358器件有问题，换了一个LM358器件，问题果然引刃而解。

2、编程调试的过程中，当将变量设置成unsignedlong型时，它竟然不是4个字节的长度，在数据处理处理的时候总是溢出，找程序的问题根本找不出来，只好进行串口调试，看看到底是哪一步出了问题，在调试的过程中发现单片机STC12C5A60S2竟然把unsignedlong型变量当做是两个字节，所以我们只好将temp=temp*5000/1024进行约分和分步运算，变成temp=temp*25/16;

temp=temp*25/16;temp=temp*2;这样就解决了变量溢出的问题。

3、进行试验的过程中，电压采集不能调零，发现是采集电压的电路设计有点不合理，给的参考电压不对，只能更换电阻，换了阻值为100K和120K的两个电阻，可以调零，但是精度不是很好。

4实验数据分析

2.6.1调制特性曲线

待写.........

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：

3心得与体会