光纤位移传感器测量精度的研究

发布时间：2023-03-19 05:56

　　自21世纪初以来,传感器技术的科技含量高、穿透力强且能够取得很好的经济效益,因此被广泛应用于航空航天、国防研究、信息产业、医疗设备、工业自动化等领域。光纤凭借着其抗电磁干扰和抗腐蚀性能已经成为制造新型传感器的重要材料之一。本文研究了一套反射式光纤位移传感器测量系统,旨在提升传感器的测量精度。研究内容如下:(1)分析了反射式光纤位移传感器的结构与工作原理,并对其进行温度标定实验。就零位温度系数、灵敏度温度系数和相对误差这三个性能指标对研究对象的性能进行评估,证实了温度漂移问题的存在。(2)利用遗传算法(GA)优化BP神经网络的GA-BP模型对研究对象进行了温度补偿,补偿后的零位温度系数由7.57 × 10-3/℃提高到8.87×10-4/℃,灵敏度温度系数由7.57 ×10-3/℃提高到9.65×104/℃,相对误差由25.53%提高到3.47%,可以看出:GA-BP模型能够有效地消除温度对研究对象的影响。采用曲线拟合的方式对研究对象的输入输出特性曲线进行非线性校正,校正后线性度由6.94%提高到3.5%,取得了不错的效果。研究了数字锁相放大器的工作原理并分析了其提升测量精度的方法。(3...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 光纤传感器的发展和研究现状
        1.2.2 光纤位移传感器的发展和研究现状
    1.3 本课题主要工作内容与结构安排
        1.3.1 课题的主要内容
        1.3.2 本文的章节安排
第二章 光纤位移传感器的工作原理和温度标定实验
    2.1 引言
    2.2 反射式光纤位移传感器的工作原理
        2.2.1 光学知识分析
        2.2.2 组成结构分析
    2.3 实验装置介绍
    2.4 温度传感器原理
    2.5 温度标定实验
        2.5.1 实验过程
        2.5.2 数据分析
    2.6 本章小结
第三章 光纤位移传感器的三个关键问题及解决方法
    3.1 引言
    3.2 温度补偿
        3.2.1 温度漂移
        3.2.2 BP神经网络的基本原理
        3.2.3 连接权值和阈值的优化
        3.2.4 GA-BP模型的实现及温度补偿结果分析
    3.3 非线性校正
        3.3.1 非线性校正的原理
        3.3.2 曲线拟合的原理
        3.3.3 校正后的数据误差分析
    3.4 数字锁相放大器对微弱信号的检测
        3.4.1 锁相放大器的基本原理
        3.4.2 基于DSP的数字锁相放大器
    3.5 本章小结
第四章 反射式光纤位移传感器测量系统的硬件设计
    4.1 引言
    4.2 系统整体硬件设计方案
    4.3 电源电路设计
    4.4 放大电路设计
    4.5 DSP模块
        4.5.1 DSP芯片介绍
        4.5.2 DSP开发板介绍
    4.6 单片机最小系统
    4.7 蓝牙模块
        4.7.1 蓝牙通信技术介绍
        4.7.2 蓝牙模块介绍
    4.8 OLED显示模块
    4.9 报警电路设计
    4.10 本章小结
第五章 反射式光纤位移传感器测量系统的软件实现
    5.1 引言
    5.2 DSP软件开发平台及程序设计
        5.2.1 DSP软件开发平台
        5.2.2 DSP程序设计
    5.3 单片机软件开发平台及程序设计
        5.3.1 单片机软件开发平台简介
        5.3.2 单片机程序设计
    5.4 调试结果
    5.5 本章小结
第六章 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
致谢
附录A：系统硬件设计图
附录B：遗传算法优化BP神经网络程序



本文编号：3764699