基于温度补偿的光纤位移传感系统研究

摘要

随着现代信息产业不断地扩大，为了与通信技术和计算机技术的协调发展，必须加快传感器的智能化，使得传感器的性能更加完善，测量精度得到提高。而近几年来，光纤测量技术随着激光探测和光纤通信技术的问世得到了快速地提高，光纤对测量变化反应灵敏、对电磁有较强的抗干扰能力且不易被腐蚀，可以用以制作优良的传感器，因此光纤传感技术现被广泛运用在航空事业、国防军事甚至家用电器等重要的领域。与目前市面上众多的位移测量工具相比较，光纤位移传感器测量时对微小变化反应更加灵敏，无需直接接触被测物体，且内部结构不存在硬件电路中的干扰问题，因此能在精密测量等领域得到广泛的应用。但该传感器现仍存在易受温度干扰的缺陷，所呈现的输入输出特性在不同工作温度下变化较大，因此提高其测量性能与精度的重点在于如何进行有效的温度补偿，并实现智能测量的功能。
　　本文分析了光纤位移传感器的工作原理并对其对了标定实验。然后对其温度补偿方法进行深入研究。考虑到光纤传输的是光信号而非电信号，釆用最合适的软件补偿措施，提出了二维回归分析法对其进行温度补偿；利用光纤位移传感器作为主传感器，温度传感器作为辅助传感器进行了二维标定实验，根据实验数据计算出温度补偿的二元回归方程，温度补偿前后比较表明光纤位移传感器的测量误差减少了一半；再将上述二元回归方程存储于单片机，结合放大电路、AD转换电路、报警电路、按键选择电路、显示电路，设计了一套智能光纤位移传感系统；系统的软件部分由Keil C51编程实现。
　　本文最终完成了对光纤位移智能传感系统的设计，并且达到了预期的研究目的，所设计的系统的位移测量范围在0~2mm，测量精度较温度补偿前提高了一半。

目录

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目录

第1章绪论

1.1引言

1.2光纤传感技术的发展与现状

1.3光纤位移传感器的发展与现状

1.4传感器温度补偿技术的意义与现状

1.5本课题的意义及主要工作内容

1.6论文结构安排

第2章 光纤位移传感器的工作原理及温度标定实验

2.1引言

2.2光纤位移传感器的工作原理

2.3温度传感器

2.4温度标定实验

2.5本章小结

第3章光纤位移传感器温度补偿原理及方法

3.1引言

3.2温度补偿意义及方法

3.3二元回归分析温度补偿原理及实现

3.4本章小结

第4章系统的硬件电路设计

4.1引言

4.2智能光纤位移传感系统的总体硬件设计

4.3电源电路

4.4放大电路

4.5单片机及时钟电路

4.6 S/H电路

4.7 A/D电路

4.8报警电路

4.9按键电路

4.10显示电路

4.11串口通信电路

4.12本章小结

第5章系统软件设计

5.1引言

5.2 Keil C简介

5.3系统应用程序设计

5.4软件抗干扰设计

5.5系统调试

5.6本章小结

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的科研成果和获奖情况

致谢