CN106197285A - 光纤传感*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供的光纤传感***，以双通道方式采集光纤传感器感测的光，并分两路进行探测、前置放大、滤波、有效值转换、采样保持，并在开关模块的切换下，分别对两路信号进行AD转换，输入至控制器模块，由控制器模块根据信号差值计算待测物的位移，实现待测物的非接触测量；于存储位移数据，便于后期查询；设置显示模块，用于查看待测物的位移数据。

Description

光纤传感***
技术领域
本发明涉及传感技术，特别是光纤传感***。
背景技术
传统的测位移方法采用机械接触的方式进行测量，现代工业生产需求为新型、快速、柔性好，能进行非破坏性的质量检测测量，最好是进行位移检测时，具备可挠曲、抗电磁干扰能力强、灵敏度高的位移测量方式。
发明内容
本发明提供光纤传感***，解决位移测量结果不准确的问题。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
光纤传感***，包括光纤传感器、第一光检测模块、第一前置放大模块、第一滤波模块、第一有效值转换模块、第一采样保持模块、第二光检测模块、第二前置放大模块、第二滤波模块、第二有效值转换模块、第二采样保持模块、开关模块、AD转换模块以及控制器模块；所述光纤传感器感测外部待测物的光，所述光纤传感器的一路输出端与第一光检测模块的输入端相连；所述第一光检测模块的输出端与第一前置放大模块的输入端相连；所述第一前置放大模块的输出端与第一滤波模块的输入端相连；所述第一滤波模块的输出端与第一有效值转换模块的输入端相连；所述第一有效值转换模块的输出端与第一采样保持电路的输入端相连；所述第一采样保持电路的输出端与开关模块的一路输入端相连；所述光纤传感器的另一路输出端与第二光检测模块的输入端相连；所述第二光检测模块的输出端与第二前置放大模块的输入端相连；所述第二前置放大模块的输出端与第二滤波模块的输入端相连；所述第二滤波模块的输出端与第二有效值转换模块的输入端相连；所述第二有效值转换模块的输出端与第二采样保持电路的输入端相连；所述第二采样保持电路的输出端与开关模块的另一路输入端相连；所述开关模块的输出端与AD转换模块的输入端相连；所述AD转换模块的输出端与控制器模块相连。
进一步地，所述外部待测物的光由光控电路控制激光管发出。
进一步地，所述第一前置放大模块和第二前置放大模块均为输入阻抗高、输入偏置电流小、稳定性高、漂移低的运算放大器。
进一步地，所述第一滤波模块由双T滤波电路和带通滤波电路组成；所述第二滤波模块与第一滤波模块的结构完全相同；所述双T滤波电路用于滤除50Hz工频电磁干扰信号；所述带通滤波电路用于滤除杂散光、电磁高频信号以及电磁低频信号。
进一步地，所述第一有效值转换模块和第二有效值转换模块均为AD736。
与现有技术相比，具有如下特点：
1、以双通道方式采集光纤传感器感测的光，并分两路进行探测、前置放大、滤波、有效值转换、采样保持，并在开关模块的切换下，分别对两路信号进行AD转换，输入至控制器模块，由控制器模块根据信号差值计算待测物的位移，实现待测物的非接触测量；
2、设置通信模块，将待测物的位移数据传输至外部中断；设置存储模块，用于存储位移数据，便于后期查询；设置显示模块，用于查看待测物的位移数据。
附图说明
图1为本发明结构原理框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
光纤传感***，包括光纤传感器、第一光检测模块、第一前置放大模块、第一滤波模块、第一有效值转换模块、第一采样保持模块、第二光检测模块、第二前置放大模块、第二滤波模块、第二有效值转换模块、第二采样保持模块、开关模块、AD转换模块以及控制器模块；光纤传感器感测外部待测物的光，光纤传感器的一路输出端与第一光检测模块的输入端相连；第一光检测模块的输出端与第一前置放大模块的输入端相连；第一前置放大模块的输出端与第一滤波模块的输入端相连；第一滤波模块的输出端与第一有效值转换模块的输入端相连；第一有效值转换模块的输出端与第一采样保持电路的输入端相连；第一采样保持电路的输出端与开关模块的一路输入端相连；光纤传感器的另一路输出端与第二光检测模块的输入端相连；第二光检测模块的输出端与第二前置放大模块的输入端相连；第二前置放大模块的输出端与第二滤波模块的输入端相连；第二滤波模块的输出端与第二有效值转换模块的输入端相连；第二有效值转换模块的输出端与第二采样保持电路的输入端相连；第二采样保持电路的输出端与开关模块的另一路输入端相连；开关模块的输出端与AD转换模块的输入端相连；AD转换模块的输出端与控制器模块相连。
外部待测物的光由光控电路控制激光管发出，激光管为氦氖激光器，由光控电路对其进行高频调制，使其产生1Hz的方波脉冲信号，该方波脉冲信号照射到待测物。
光纤传感器利用其敏感元器件感受待测物的光，并利用光纤传输待测物反射的光。光纤传感器具有抗电测干扰、耐腐蚀、电绝缘型号、防爆等特性，且光路有可挠曲性，适用于位移测量。
第一光检测模块和第二光检测模块的电路结构完全相同，为光探测器，用于检测光纤传感器感测、传输的光。光探测器检测入射到待测物的光功率，并将光功率转换为对应的电流值；光探测器在待测物反射光的波长范围内具有灵敏度高、噪声小、相应速度快的特点，并能在位移测量范围内可靠地工作。
第一前置放大模块和第二前置放大模块的电路结构完全相同，其稳定度、灵敏度直接决定本发明的性能指标。两个前置放大模块用于在强噪声中接收光探测器输出的有用信号，并正确地将其放大。光探测器输出的光电流为微安量级的微弱信号，为获得较稳定的输出，两个前置放大模块均需为输入阻抗高、输入偏置电流小、稳定性高、漂移低的运算放大器。
第一滤波模块和第二滤波模块的电路结构完全相同，均由双T滤波电路和带通滤波电路组成，双T滤波电路用于滤除50Hz工频电磁干扰信号，带通滤波电路用于滤除杂散光、电磁高频信号以及电磁低频信号。
第一有效值转换模块和第二有效值转换模块的电路结构完全相同。两个有效值转换模块为AD736。AD736是经过激光修正的单片精密真有效值AC/DC转换器，具有准确度高、灵敏性好、测量速率快、频率特性好、输入阻抗高、输出阻抗低、电源范围宽且功耗低等优点。
第一采样保持模块和第二采样保持模块的电路结构完全相同。两个采样保持模块均为采样保持放大器，对有效值信号进行采样保持，保持信号在AD转换期间基本不变，以保证AD转换精度。
开关模块用于切换两路输入信号，便于进行AD转换，并在控制器模块中，根据转换后的两路数值计算出待测物的位移。
AD转换模块为12位分辨率的高精度AD芯片，即AD1674，AD1674具有转换速率快、转换精度高、分辨率高、内部自带高精度电压基准和时钟电路、***电路简单的特点。
本发明的工作过程为：由光控电路控制激光管发出方波信号，照射到外部待测物，光纤传感器感测待测物的光，以双通道方式采集光纤传感器感测的光，并分两路进行探测、前置放大、滤波、有效值转换、采样保持，并在开关模块的切换下，分别对两路信号进行AD转换，输入至控制器模块，由控制器模块根据信号差值计算待测物的位移；设置通信模块，可将待测物的位移数据传输至外部中断；设置存储模块，用于存储位移数据，便于后期查询；设置显示模块，用于查看待测物的位移数据。

Claims (5)

1.光纤传感***，其特征在于：
包括光纤传感器、第一光检测模块、第一前置放大模块、第一滤波模块、第一有效值转换模块、第一采样保持模块、第二光检测模块、第二前置放大模块、第二滤波模块、第二有效值转换模块、第二采样保持模块、开关模块、AD转换模块以及控制器模块；
所述光纤传感器感测外部待测物的光，所述光纤传感器的一路输出端与第一光检测模块的输入端相连；所述第一光检测模块的输出端与第一前置放大模块的输入端相连；所述第一前置放大模块的输出端与第一滤波模块的输入端相连；所述第一滤波模块的输出端与第一有效值转换模块的输入端相连；所述第一有效值转换模块的输出端与第一采样保持电路的输入端相连；所述第一采样保持电路的输出端与开关模块的一路输入端相连；
所述光纤传感器的另一路输出端与第二光检测模块的输入端相连；所述第二光检测模块的输出端与第二前置放大模块的输入端相连；所述第二前置放大模块的输出端与第二滤波模块的输入端相连；所述第二滤波模块的输出端与第二有效值转换模块的输入端相连；所述第二有效值转换模块的输出端与第二采样保持电路的输入端相连；所述第二采样保持电路的输出端与开关模块的另一路输入端相连；
所述开关模块的输出端与AD转换模块的输入端相连；所述AD转换模块的输出端与控制器模块相连。
2.根据权利要求1所述的光纤传感***，其特征在于：所述外部待测物的光由光控电路控制激光管发出。
3.根据权利要求1所述的光纤传感***，其特征在于：所述第一前置放大模块和第二前置放大模块均为输入阻抗高、输入偏置电流小、稳定性高、漂移低的运算放大器。
4.根据权利要求1所述的光纤传感***，其特征在于：所述第一滤波模块由双T滤波电路和带通滤波电路组成；所述第二滤波模块与第一滤波模块的结构完全相同；所述双T滤波电路用于滤除50Hz工频电磁干扰信号；所述带通滤波电路用于滤除杂散光、电磁高频信号以及电磁低频信号。
5.根据权利要求1所述的光纤传感***，其特征在于：所述第一有效值转换模块和第二有效值转换模块均为AD736。
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