基于虚拟仪器的塑料光纤拉丝机测控系统的研究

摘要

微结构聚合物光纤与其它类型的光纤相比，在短距离通信方面具有很大的优越性，是短距离光纤通信的理想传输介质。但目前其拉丝制作工艺还不是十分成熟，拉丝设备的精确度、实用性和自动化程度还不能完全满足需求。因此进一步研究光纤拉丝机自动测控系统具有重要意义。 本文首先简要介绍了微结构聚合物光纤的特点及其拉丝工艺的现状，并对虚拟仪器技术的相关概念及其发展与应用的前景进行了阐述，同时详细说明了实验室现有拉丝设备的结构及其工作原理。 其次本文基于虚拟仪器技术设计了一套光纤拉丝机自动测控系统，在光纤拉丝过程中用计算机实现对光纤加热温度以及光纤直径进行监测与控制。在实验室现有的光纤拉丝设备的基础上，设计了测控系统的硬件电路，主要包括温度信号调理电路、温度控制电路、电机转速测量电路、电机驱动电路，阐述了硬件系统的工作原理；对控制算法进行了研究，通过对PID控制算法进行适当的改进，最终确定了加热炉温度的控制算法以及直流电机转速的控制算法；在LabVIEW虚拟仪器软件开发环境下进行编程，实现了对加热炉温度、光纤直径以及电机转速等数据的自动采集、分析、显示、记录与控制功能。 最后应用上述虚拟仪器系统，对加热炉的炉壁以及炉子中心的温度进行了测控实验与调试，通过实验结果分析了系统的性能以及存在的问题，明确了进一步的研究方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1微结构聚合物光纤及其拉丝工艺的现状

1.1.1微结构聚合物光纤及其特点

1.1.2微结构聚合物光纤拉丝工艺的现状

1.2虚拟仪器技术概述

1.2.1现代仪器的发展历程

1.2.2虚拟仪器的概念与特点

1.2.3虚拟仪器的组成与分类

1.2.4虚拟仪器的应用与发展

1.3本课题的目的和意义

1.4论文的结构安排

第2章光纤拉丝机的工作原理

2.1拉丝工艺

2.2光纤拉丝机的结构与原理

2.3加热炉的结构

2.4本章小结

第3章光纤拉丝机测控系统设计

3.1测控系统的总体构成

3.2拉丝温度测控系统的硬件设计

3.2.1温度测控系统的组成

3.2.2温度传感器的选取

3.2.3信号调理电路的设计

3.2.4温控调功模块的设计

3.3拉丝温度测控系统的软件设计

3.3.1温度测量系统的软件设计

3.3.2温度控制系统的软件设计

3.4光纤直径的测量

3.4.1激光测径仪的工作原理

3.4.2串口通信

3.4.3直径测量系统的软件设计

3.5拉丝电机转速的测量

3.5.1转速测量的硬件实现

3.5.2转速测量的软件设计

3.5.3测速电路与采集卡的接口

3.6直流电机的控制

3.6.1电机控制接口电路的设计

3.6.2电机控制的软件实现

3.7本章小结

第4章温度测控系统的实验与调试

4.1加热炉温度控制的实验调试与分析

4.2加热炉分区加热的温度曲线

4.3滤波电路对测量结果的影响

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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