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双同心圆光纤位移传感器测试系统改进及优化分析

浏览208次时间：2016年8月20日 09:49

邹少琴

（厦门南洋职业学院，福建厦门，361102）

摘要：光纤传感器是把光纤作为信息传输的重要媒质，是光纤、光通信技术持续发展的产物。在光传输过程中，由于受到各种主客观因素的影响，广播特征参量极易受到外界的干扰，需要准确把握光波特征参量变化情况，知道其物理量变化情况，这就需要充分发挥光纤位移传感器的作用。因此，本文作者以双同心圆光纤位移传感器为例，对其测试系统改进及优化予以了探讨。

关键词：双同心圆; 光纤位移传感器; 测试系统

The improvement and optimization analysis of the test system of the double concentric circular optical fiber displacement sensor

Zou Shaoqin

(Xiamen Nanyang University, Fujian Xiamen, 361102)

Abstract ：Optical fiber sensor is an important medium of information transmission,and it is the result of the continuous development of fiber optic and optical communication technology.In optical transmission process, due to the influence by various kinds of subjective and objective factors, the characteristic parameters of the radio easily by external interference and need to accurately grasp the characteristics of light waves parameter change and know the status of the change of the physical quantity, which need to give full play to the role of fiber optic displacement sensor.Therefore, the author takes the dual concentric circular fiber displacement sensor as an example,and discusses the improvement and optimization of the test system.

Keywords ：Double concentric circle; optical fiber displacement sensor;testing system

就光纤传感器而言，出现于20 世纪70 年代末期，属于一种全新的传感器。和电子类传感器相比，它具有较强的抗电磁干扰能力，较好的电绝缘性，较大的传输容量等，被广泛应用到不同领域中，比如，交通、医疗、机械。在新时代下，“高精度、高速度”测量物体位移情况逐渐受到相关领域研究者的高度重视，尤其是狭小空间中小位移量的测量。光纤位移传感器又被叫做线性传感器，具有不同的形式，比如，电感式位移传感器、电容式位移传感器，各具特点，发挥着不同的作用。就双同心圆光纤位移传感器而言，结合各方面情况，还需要进一步优化测试系统，使其更好地发挥自身作用，应用到不同领域中。

1 光纤位移传感器概述

就光纤传感器来说，主要分为两种类型，即非功能型，比如，传光型光纤传感器，功能型：传感型光纤传感器。光纤位移传感器也被分为传光型、传感型，它们又是由不同元素组合而成。

1.1 微弯型光纤位移传感器

对于这种传感器来说，需要充分利用光纤轴向上的微弯效应，属于调制类型的传感器。在微弯效应作用下，多模光纤中一些芯模式耦合到对应的包层形式中，可以动态检测某些特殊化形式的变化情况，比如，包层模式，随时了解光纤的具体微弯情况，知道在变形器受到的具体位移量。但动态测试范围并不大，系统结构复杂化，加工难度加大，在工业生产、日常生活中，很难进行大批量生产、使用。

1.2 反射型光纤位移传感器

就该类型传感器来说，是在调制物体表面反射光基础上形成的，又被叫做双光纤位移传感器。具体来说，它是两根光纤组成，即传光光纤、接收光纤。如果传光光纤的光正好射向需要检测的物体，该物体反射的光一些会被接收光纤，而物体表面反射的光强度和对应的距离紧密相连。一旦物体反射面、接收光纤二者间的距离发生变化，所接收到的光强度也会随之发生变化。

1.3 透射式光纤位移传感器

就透射式光纤位移传感器来说，在两根相同芯径光纤串联而成，促使两根光纤的平整端面相互靠近，但必须保持一定的距离。其中一根光纤和光源相互连接，能够为整个系统设备提供所需的光能量，还有一根光纤要接收来自光纤的光，而接收到的光能量和接收距离密切相关。这种类型的传感器非常简单，具有较高的精度，但其工作原理会限制系统测试的范围，光纤同轴性被提出了更高的要求，加工难度非常大，探测器在运行过程中，也被提出更高的要求。

2 双同心圆光纤位移传感器测试系统改进与优化

2.1 测试装置工作原理

通常情况下，光纤传感器是由多种元素组合而成，比如，光纤、光电转换器，光源，光纤传感器具有多样化的特点，但存在交叉敏感性问题，严重阻碍了它在实际中的应用。就测试装置而言，其工作原理：要综合考虑各方面主客观影响因素，把需要测量的物体制作成圆形物体，其厚度为10 毫米，半径为18 毫米，把制作成的圆形物体放到封闭式支座的合理位置，合理调整螺母，使其37

理论与算法

2016.10

固定在螺套上的光纤探头上，可以自由上下移动，清楚它具体变化情况。

2.2 双同心圆光纤位移传感器测试系统电路、软件改进与优化

2.2.1 工作原理

在双同心光纤位移传感器运运行过程中，所接收的光被照射到对应的光敏三极管上，它会将这些光能有效转化为对应的电能，输出一定的电流，在I/V 转换、滤波等作用下，输送到对应的系统设备中进行合理化的模数转换，需要将处理后的数据信息保存到对应的寄存器中。在经过相关软软件进行合理化处理之后，把得出的信息数据放入显示缓冲中，并在显示器作用下显示出来。

2.2.2 双同心圆光纤位移传感器电路改进

在传感器应用过程中，220V 的交流整流之后，会经过电压变换稳压，提供不同的电源电压，比如，+15V、—5V。发光二极管LED 是光源驱动电路的光源，大都采用直流类型驱动。主要是因为和其它类型的电路相比，直流驱动电路更加简单，属于串联，把直流电源、LED、限流电阻连接在一起。但在运行过程中，直流驱动使用的直流电源电压并不具备较好的稳定性，进而，导致LED 发光不稳定，极易出现安全事故问题。针对这种情况，需要全方位分析光源驱动电路结构，结合的示意图，优化调整电路结构，优化利用精密类型的参考电压、NPN 三极管，构建成新的电路，和LED 发光强度的成线性关系密切相关，加上精密类型的电压输出不会存在较大的误差，能够确保输出的数据信息更加准确、完整。还能在一定程度上改善LED 具有的发光性能，使其更加安全、稳定。通过改进电路系统，降低设备故障发生率，延长其使用寿命，更好地投入到使用中。

2.2.3 软件流程图改进

对于双同心圆光纤位移传感器来说，在改进传感器电路的同时，还要采取各种有效措施优化软件流程图。就该测试系统来说，需要采用自顶向下的一种程序设计方法，需要以主程序为切入点，灵活应用从属程序、子程序，为了简化操作流程，需要用相关的符号进行代替，并优化调整整个系统软件的设计。在此基础上，要严格遵循核心程序结构具有的一般规则，灵活应用程序设计方法，确保核心程序能够顺利完成相关的功能，比如，在运行过程中，能够随意开中断，合理设置时常数，实现初始化。在优化核心程序基础上，有效采集信息数据，滤波、显示数据等，提高信息数据的准确率，确保相关工作的顺利开展。

3 结语

总而言之，对于双同心圆光纤位移传感器来说，根据其结构特点，通过不同途径采取可行的措施改进测试系统是非常必要的，能够更好地发挥光接收电路、光源驱动、单片机等组成要素多样化的作用。在光路结构方面，可以优化利用双同心圆探头光路，减少位移变化情况，反射物体反射率、外界干扰等影响测试结果的准确率，还能在一定程度上提高测试系统的抗干扰性能、测试精准度。以此，促使双同心圆光纤位移传感器更好地发挥自身作用，应用到更多的领域中，促进不同行业、领域的持续发展。

参考文献

[1] 苏珊, 侯钰龙, 刘文怡, 张会新, 刘佳. 光纤位移传感器综述[J]. 传感器与微系统,2015,v.34;No.28410:1-3+7.

[2] 丁宁. 基于光纤位移测量的液体折射率测量方法研究[D]. 东北师范大学,2015.

作者简介

邹少琴, 女，(1981 年4 月-), 汉族，福建莆田人，讲师，理学学士，主要从事电子系统，信息管理系统研究。

（上接42 页）

自适应应用模块，择取最优预应力。

在本设计方案的应用背景下，H 型钢切头加工活动的主要技术实现流程可以被概括叙述如下：

第一，基于轧制数据控制模型中获取型钢切头加工初始技术命令，在此基础上等候BD2 完成移出动作，在满足相关技术条件的前提下，启动生产设备中的传送技术部件，促使待切头加工型钢中间坯料向锯切加工技术区域移动，在此基础上，从基准点位(CMD 标定点位) 启动切头定位过程，并严格遵照待切头加工型钢切头长度L，以及中间坯头部定位距离参数（s=S+L）完成上述技术过程。

第二，在中间坯头部定位技术环节结束之后，可以在液压缸部件的推出动作，以及拉紧动作的共同作用条件下，完成待切头加工H 型钢中间坯的夹紧对中处理。要以辊道中心线点位作为基准，保证液压缸推板行程满足W1= S 一B/2-St，其中B 表示待切头加工的型钢中间坯宽度，St 表示中间坯与推板结构之间的设定间隙，S 表示推出技术装置应当打开到开口度的最大位置条件下，推板结构与辊道中白线点位的距离。拉紧技术装置推板结构的设定行程应当用如下公式计算获取：W2=S 一B/2 一St。

第三，在夹紧技术装置运动到达设定位置条件下，夹紧装置应当切换为压力控制。依照实际测量反馈获取的压力值参数状态，针对夹紧装置的开口度进行调整，这里的压力参数值通常由现场测量活动具体获取。

第四，锯机开始锯切- 锯切加工过程完成; 锯机复位- 夹紧对中技术装置打开到最大位。在这一个过程或者，要通过指引控制辊道，促使待加工型钢中间坯返回到BD2 技术区域；并通过控制权交接过程的具体事项，完成整体的H 型钢材料锯切加工过程。

3 结语

本文选取H 型钢材料论述切入点，针对型钢材料热轧铸造加工过程中切头技术环节的最新变化态势，创立了一种实施型钢切头加工环节自动化控制的开展方案，旨意为相关领域的技术人员提供借鉴。

参考文献

[1] 李二伟. 一种型钢切头过程的精确自动化控制方法[J]. 数字技术与应用,2015(08).

[2] 胥爱国, 王希涛, 任勋益, 刁君成, 宋晓云, 王琨, 王燕, 杨波, 齐敏, 吴秀杰. 莱钢中型型钢锯切自动控制系统[J]. 冶金自动化,2001(06).