傳感器系統和測量方法
2013-04-20
傳感器系統和測量方法
1、傳感器系統硬件圖2所示為傳感器系統配置，可應用于實驗室和工業現場，，由激光源、2個位敏傳感器、2個633nm帶通濾波器、會聚透鏡和光柵組成。光柵的空間頻率為1200line/mm，粘附于試樣的表面。直徑約1mm的He-Ne激光束(632.8mm)入射到光柵平面上的任一點。位敏探測器是基于單片光電二極管的光電子器件。該系統的主要特點是： ①空間分辨率高于其它器件（如CCD）； ②利用兩個電壓信號確定傳感面積上光束的位置，便于信號的快速處理； ③體積小； ④相對位置分辨率高(1/5000)； ⑤不受光強度變化的影響，因而即使光強變化時也能精確地測量位置； ⑥光譜靈敏度寬（300到1100nm），因而可利用不同波長的激光束； ⑦響應時間快（<20ms），適于動態應變測量。兩個位敏傳感器的輸出電壓信號通過A/D轉換器送到計算機，最大數據采樣速率可達105次/s。兩個633nm的濾光器可消除背景光，減少噪聲影響。
2、調節方法如果激光束不能垂直入射到試樣表面，將引起嚴重的測量誤差。這種激光束的誤準直是難以消除的，除非光柵到激光器的反射零級光束與入射光束重合。這種光束的重合必須沿垂直方向，確保±1級衍射光束對稱分布。系統調節的關鍵是使入射激光束垂直于試樣表面，必須仔細檢查光柵是否牢固地粘附于試樣表面，試樣是否完全定位。此外還可調節位敏傳感器使衍射±1級光束正好位于兩個位敏傳感器平面的中心。
3、測量方法主要測量步驟如下： ①試樣與衍射光柵的準備工作類似于莫爾干涉儀； ②在100~500mm之間確定位敏傳感器到光柵的距離L，并輸入到計算機軟件。不能選擇L=250mm； ③加負荷前的初始試驗是測量x10和x20的平均值； ④對試樣加壓，測量新的x1和x2的平均值； ⑤利用方程(6)計算應變。所有的計算都是由計算機軟件自動完成的。
4、接口軟件流程是用LabVIEW完成的，包括數據采樣、濾波、計算、讀出和寫入存儲器、顯示屏等。數據處理速度很高，整個處理周期約0.1s。所有的信號處理和數據采集都是自動的。應變測量結果以數字和圖線的形式連續地顯示在PC屏上。
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