光电传感器控制液面高度光电传感器控制液面高度.doc

成 绩 评 定 表 学生姓名 华婷婷 班级学号 1009020106 专 业 光信息科学与技术 课程设计题目 光电检测控制液面高度 评 语 组长签字： 成绩 日期 20 年 月 日 课程设计（论文）任务书 学 院 理 学 院 专 业 光信息科学与技术 学生姓名 华婷婷 班级学号 1009020106 课程名称 光 电 检 测 原 理 与 技 术光敏二极管2） 设计测量系统原理图、电路图； （3） 阐明工作原理，说明其优、缺点； （4） 完成课程设计论文。～（1） 理解题目要求，查阅资料，确定设计方案：3天；（2） 设计与绘：5天；（3） 调整方案：2天；（4） 撰写说明书：4天；（5） 答辩：1天。 光电传感器控制液面高度 2 引言............................................................................................................................................2 摘要 2 关键词：液面高度、实时测量、光纤传感、光纤发达器 2 测量原理 3 系统结构 5 误差分析 6 结论 7 参考文献 7 引言 随着现代科学技术以及复杂的自动控制系统和信息处理理论和技术的提高，光电信号变换与检测技术的不断涌现，综合性的自动化、智能化的光电系统得到进一步发展，形成了包括光学、精密机械、电子学和计算机科学的高度知识集中的新科学一光学精密机械电子学。现在，光电技术已广泛的应用于工业、农业、文教、卫生、国防、科研和家庭生活等各领域。在这些应用领域中，几乎都涉及到将光辐射信息转化成电信息的问题，即光辐射检测问题。因此，光电检测技术是光电技术的核心和重要组成部分。光电检测技术是一种非接触测量的高新技术，它以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础，通过对载荷信息的光辐射进行检测，即通过光电检测期间接受光辐射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用信息，再经A/D变换接口输入微型计算机运算、处理，最后显示或打印输出所需检测物体的几何量或物理量等参数。因此，光电检测技术是现代检测技术最重要的手段和方法之一，是计量检测技术的一个重要的发展方向。 光电传感控制液面高度采用光纤传感与计算机技术相结合，研究一种实时液位测量系统。测量原理为光源发出的光由发送光纤传输到被测液体的表面，反射回来的光由接收光纤接收，其光强量与光纤端面距液面高度有关，接收光纤传输的光信号进入光纤放大器，实现对信号的放大，再由光电转换器件将放大后的信号转变为电信号，进行信号采集和数据处理。采用光纤传感测量液面高度变化同传统液位测量相比，精度从几毫米提高到了几微米。 关键词：液面高度、实时测量、光纤传感、光纤发达器测量原理 工业中液位测量非常普遍，如化工、石油等企业总是有许多贮放液体的储槽、容器需要测定液位。液位反映储量，准确的液位测量是实现生产与过程控制的重要参数。实时测量和记录液位十分重要。液位测量的准确性、便捷性反映了管理的水平。传统的液位测量是靠人工操作，随着一些行业对液位的测量提出准确度更高的要求，大多数液位测量采用各种自动化测量仪表进行，如压力式、电容式、电导式、超声波式、浮子式和雷达式等液位测量仪表，其测量水平已达到较高的自动化程度和测量精度，但安全性不高。近年来，随着计算机、光纤、传感器等高新技术的不断发展，有关光纤液位传感系统应用于液位测量的实例很多，光纤液位传感器由于具有无电源、灵敏度高、抗腐蚀和抗干扰能力强等特点，被广泛应用于各个行业。 鉴于某些液体的腐蚀性、挥发性以及对精度的要求，设计一个高效、精确、非接触式的液位测量系统很有必要，该系统能实时检测液面高度的变化。 根据被测液体的特殊性，采用表面反射式液位传感器。利用非接触的表面反射光束来测量液位。通过入射到液面上的一束光的反射光强，来检测光束的入射位置。 表面反射式液位传感器结构简单，设计灵活，性能可靠，造价低廉，容易实现多种物理量的测量。然而也有其不足之处：对光源、光纤、反射表面反射率、光在光纤中的传输损耗等变化非常敏感，从而引起较大的测量误差。因此，在测量精度和稳定性要求较高的情况下，必须采用相应的措施，以减小或消除以上因素带来的误差。 光源S发出的光经过发送光纤照射到反射面，反射光再进入接收光纤，最后输出由光电探测器D接收。当反射面相对于光纤端面的距离d (液位)发生变化时，反射回接收光纤的光强也会发生变化，在其它参数固定