表面涂层均匀度的光纤传感检测方法研究

论文摘要

随着光纤制造技术的迅速发展和光纤材料的深入研究,光纤传感在表面测量技术领域发挥重要作用。与传统传感器相比,光纤传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、防爆、结构简单、体积小,重量轻等一系列独特的优点,因此其在微型仪器及装置、质量监测等领域有着广阔的应用前景。针对表面涂层质量及形貌概况,应用反射式光学方法对表面涂层进行非接触测量,研究了涂层表面均匀度变化与反射光强的关系,获得涂层表面均匀度分布概率,为分析涂层表面质量提供有效依据。利用反射式强度型光纤传感器实现表面涂层均匀度测试,避免了涂层表面损伤,使测试精度大大提高。在涂层粒度测试理论和后向光散射测试研究的基础上,给出计算机仿真结果,完成了表面涂层形貌的建模与仿真,在Matlab环境下得到表面涂层均匀度的虚拟表示,形象描绘出表面涂层形貌,比较分析涂层实际表面和仿真表面误差,得到涂层表面均匀度差别点的分布。文中重点开展对不透明物体表面涂层均匀度进行研究,建立了反射式光纤传感器的在线测试系统,验证了这种方案的可行性,经实验测试与仿真表明,系统能完成各种平面涂层材料不同样本的测试,满足表面涂层均匀度测试要求,对后续研究和应用具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内光纤传感器的研究动态
• 1.3 课题来源和主要工作
• 1.4 本章小结
• 第二章 涂层均匀度测试理论
• 2.1 均匀度测试的基本理论
• 2.1.1 厚度测试理论
• 2.1.2 粒度测试理论
• 2.2 mie散射理论概要
• 2.3 本章小结
• 第三章 光纤传感工作台组件
• 3.1 传感器结构与反射光强的关系
• 3.1.1 单光纤输出反射光功率的公式推导
• 3.1.2 双光纤输出反射光功率的公式推导
• 3.2 光纤传感工作台设计
• 3.2.1 反射式传感头的光纤选择
• 3.2.2 光源，光探测器的选择及电路设计
• 3.2.3 工作台的驱动及电路设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 控制系统设计与实现
• 4.1 控制系统框架
• 4.2 硬件部分
• 4.2.1 微处理器MSP430F449
• 4.2.2 A
• 4.3 软件部分
• 4.3.1 系统主控程序设计流程及分析
• 4.3.2 R5232接口程序设计
• 4.3.3 C++Builder与matlab的接口程序
• 4.3.4 上位机控人机交互界面设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 均匀度仿真
• 5.1 涂层均匀度数据分布描述
• 5.2 涂层表面形貌模拟仿真
• 5.3 本章小结
• 第六章 系统测试及结果分析
• 6.1 系统测试方法及数据分析
• 6.2 误差分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 结束与展望
• 7.1 结论
• 7.2 对今后工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士期间主要研究成果
• 附录