雙同心圓光纖位移傳感器測試系統改進及優化分析

鄒少琴（廈門南洋職業學院，福建廈門，361102）

雙同心圓光纖位移傳感器測試系統改進及優化分析

鄒少琴
（廈門南洋職業學院，福建廈門，361102）

光纖傳感器是把光纖作為信息傳輸的重要媒質，是光纖、光通信技術持續發展的產物。在光傳輸過程中，由于受到各種主客觀因素的影響，廣播特征參量極易受到外界的干擾，需要準確把握光波特征參量變化情況，知道其物理量變化情況，這就需要充分發揮光纖位移傳感器的作用。因此，本文作者以雙同心圓光纖位移傳感器為例，對其測試系統改進及優化予以了探討。

雙同心圓；光纖位移傳感器；測試系統

就光纖傳感器而言，出現于20世紀70年代末期，屬于一種全新的傳感器。和電子類傳感器相比，它具有較強的抗電磁干擾能力，較好的電絕緣性，較大的傳輸容量等，被廣泛應用到不同領域中，比如，交通、醫療、機械。在新時代下，“高精度、高速度”測量物體位移情況逐漸受到相關領域研究者的高度重視，尤其是狹小空間中小位移量的測量。光纖位移傳感器又被叫做線性傳感器，具有不同的形式，比如，電感式位移傳感器、電容式位移傳感器，各具特點，發揮著不同的作用。就雙同心圓光纖位移傳感器而言，結合各方面情況，還需要進一步優化測試系統，使其更好地發揮自身作用，應用到不同領域中。

1 光纖位移傳感器概述

就光纖傳感器來說，主要分為兩種類型，即非功能型，比如，傳光型光纖傳感器，功能型：傳感型光纖傳感器。光纖位移傳感器也被分為傳光型、傳感型，它們又是由不同元素組合而成。

1.1 微彎型光纖位移傳感器

對于這種傳感器來說，需要充分利用光纖軸向上的微彎效應，屬于調制類型的傳感器。在微彎效應作用下，多模光纖中一些芯模式耦合到對應的包層形式中，可以動態檢測某些特殊化形式的變化情況，比如，包層模式，隨時了解光纖的具體微彎情況，知道在變形器受到的具體位移量。但動態測試范圍并不大，系統結構復雜化，加工難度加大，在工業生產、日常生活中，很難進行大批量生產、使用。

1.2 反射型光纖位移傳感器

就該類型傳感器來說，是在調制物體表面反射光基礎上形成的，又被叫做雙光纖位移傳感器。具體來說，它是兩根光纖組成，即傳光光纖、接收光纖。如果傳光光纖的光正好射向需要檢測的物體，該物體反射的光一些會被接收光纖，而物體表面反射的光強度和對應的距離緊密相連。一旦物體反射面、接收光纖二者間的距離發生變化，所接收到的光強度也會隨之發生變化。

1.3 透射式光纖位移傳感器

就透射式光纖位移傳感器來說，在兩根相同芯徑光纖串聯而成，促使兩根光纖的平整端面相互靠近，但必須保持一定的距離。其中一根光纖和光源相互連接，能夠為整個系統設備提供所需的光能量，還有一根光纖要接收來自光纖的光，而接收到的光能量和接收距離密切相關。這種類型的傳感器非常簡單，具有較高的精度，但其工作原理會限制系統測試的范圍，光纖同軸性被提出了更高的要求，加工難度非常大，探測器在運行過程中，也被提出更高的要求。

2 雙同心圓光纖位移傳感器測試系統改進與優化

2.1 測試裝置工作原理

通常情況下，光纖傳感器是由多種元素組合而成，比如，光纖、光電轉換器，光源，光纖傳感器具有多樣化的特點，但存在交叉敏感性問題，嚴重阻礙了它在實際中的應用。就測試裝置而言，其工作原理：要綜合考慮各方面主客觀影響因素，把需要測量的物體制作成圓形物體，其厚度為10毫米，半徑為18毫米，把制作成的圓形物體放到封閉式支座的合理位置，合理調整螺母，使其固定在螺套上的光纖探頭上，可以自由上下移動，清楚它具體變化情況。

2.2 雙同心圓光纖位移傳感器測試系統電路、軟件改進與優化

2.2.1 工作原理

在雙同心光纖位移傳感器運運行過程中，所接收的光被照射到對應的光敏三極管上，它會將這些光能有效轉化為對應的電能，輸出一定的電流，在I/V轉換、濾波等作用下，輸送到對應的系統設備中進行合理化的模數轉換，需要將處理后的數據信息保存到對應的寄存器中。在經過相關軟軟件進行合理化處理之后，把得出的信息數據放入顯示緩沖中，并在顯示器作用下顯示出來。

2.2.2 雙同心圓光纖位移傳感器電路改進

在傳感器應用過程中，220V的交流整流之后，會經過電壓變換穩壓，提供不同的電源電壓，比如，+15V、—5V。發光二極管LED是光源驅動電路的光源，大都采用直流類型驅動。主要是因為和其它類型的電路相比，直流驅動電路更加簡單，屬于串聯，把直流電源、LED、限流電阻連接在一起。但在運行過程中，直流驅動使用的直流電源電壓并不具備較好的穩定性，進而，導致LED發光不穩定，極易出現安全事故問題。針對這種情況，需要全方位分析光源驅動電路結構，結合的示意圖，優化調整電路結構，優化利用精密類型的參考電壓、NPN三極管，構建成新的電路，和LED發光強度的成線性關系密切相關，加上精密類型的電壓輸出不會存在較大的誤差，能夠確保輸出的數據信息更加準確、完整。還能在一定程度上改善LED具有的發光性能，使其更加安全、穩定。通過改進電路系統，降低設備故障發生率，延長其使用壽命，更好地投入到使用中。

2.2.3 軟件流程圖改進

對于雙同心圓光纖位移傳感器來說，在改進傳感器電路的同時，還要采取各種有效措施優化軟件流程圖。就該測試系統來說，需要采用自頂向下的一種程序設計方法，需要以主程序為切入點，靈活應用從屬程序、子程序，為了簡化操作流程，需要用相關的符號進行代替，并優化調整整個系統軟件的設計。在此基礎上，要嚴格遵循核心程序結構具有的一般規則，靈活應用程序設計方法，確保核心程序能夠順利完成相關的功能，比如，在運行過程中，能夠隨意開中斷，合理設置時常數，實現初始化。在優化核心程序基礎上，有效采集信息數據，濾波、顯示數據等，提高信息數據的準確率，確保相關工作的順利開展。

3 結語

總而言之，對于雙同心圓光纖位移傳感器來說，根據其結構特點，通過不同途徑采取可行的措施改進測試系統是非常必要的，能夠更好地發揮光接收電路、光源驅動、單片機等組成要素多樣化的作用。在光路結構方面，可以優化利用雙同心圓探頭光路，減少位移變化情況，反射物體反射率、外界干擾等影響測試結果的準確率，還能在一定程度上提高測試系統的抗干擾性能、測試精準度。以此，促使雙同心圓光纖位移傳感器更好地發揮自身作用，應用到更多的領域中，促進不同行業、領域的持續發展。

［1］蘇珊，侯鈺龍，劉文怡，張會新，劉佳.光纖位移傳感器綜述［J］.傳感器與微系統，2015，v.34；No.28410：1-3+7.

［2］丁寧.基于光纖位移測量的液體折射率測量方法研究［D］.東北師范大學，2015.

鄒少琴，女，（1981年4月-），漢族，福建莆田人，講師，理學學士，主要從事電子系統，信息管理系統研究。

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）

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.

Double concentric circle； optical fiber displacement sensor；testing system