如何使用LabVIEW平台进行新型二维微位移传感器的设计详细资料

　　基于矩形谐振腔的光学等倾干涉原理，设计了一种新型的二维微位移传感器系统，该系统通过电耦合器件（ CCD） 技术对等倾干涉产生的周期性干涉条纹进行光电转换，然后将电信号导入信号处理系统进行采集与存储，最后由串行通信发送至计算机，在LabVIEW 平台进行实时的监测。仿真实验结果显示，系统测量精度可以达到1 μm～ 0．1 μm．该系统采用矩形腔等倾干涉和F－P 干涉相结合的方法，结构简单，成本低廉，且能够同时对二维微位移进行精确测量，可以应用于水利工程检测维护，大型建筑安全监测、精密加工中的实时控制等很多方面。

　　科学技术和工业的发展一般都是以测量技术的发展为先导的，高精度的位移测量系统是机械仪表、工具、兵器、宇航等产业获得对位移的精密检测与控制的基础，也是上述产业产品及技术不断进步的制约因素。近年来，传感器技术飞速发展，对于微位移或微角位移进行测量的传感器的研究已成为国内外研究的重要方向和主要课题。传统的基于压电效应、霍尔效应、光纤原理等物理规律的传感测量技术已经颇为成熟，但也存在一些不足，此类传感测量技术一般都是一维的位移测量，且测量精度不是很高。利用光纤干涉仪测量位移，具有测量精度高的特点，也是近年来应用的热点之一。另一方面传统的基于光强的F－P 传感器，由于腔长与光强之间是高阶非线性的关系而难以处理，且仅能运用于一维光学测量。在二维（ 角） 位移传感方面，依据光纤技术、应变原理、二维磁效应、差动电感式及各类光电式传感器研究方面，已有一定的技术基础与经验积累，给出了一种基于应变方式进行二维微位移（ 纳米级） 测量的系统，设计了一种基于线阵CCD 的微小角位移传感器。但测量精度，操作难易度，以及成本方面也是参差不齐。

　　本论文研究的系统可分为4 个部分，如图1 所示。

　　第1 部分，等倾干涉装置，主要由矩形腔内的等倾干涉和F－P 两组干涉组成，是通过被测物体的移动进而产生干涉条纹的移动作为光信号。

　　第2 部分，CCD 光电转化装置，该部分包括两个CCD 和CCD 的驱动电路，两个CCD 分别接收又两组干涉条纹产生的光信号，然后将它接受到的光信号转化成电信号。

　　第3 部分，单片机部分，包括信号处理电路和串行通信电路，主要对接收到的电信号进行处理，它控制X，Y 方向的信号采集并进行预处理，然后将信号通过串口送到PC 机。

　　第4 部分，测量结果的显示部分，这主要通过LabVIEW 平台来实现，同时显示X 轴和Y 轴方向上的位移，显示结果为位移－时间曲线。