单模光纤质量参数自动检测系统的研究与实现

发布时间：2020-03-26 07:40

【摘要】：在现代医学中,口腔、眼睛等微观手术中需要体积小、光斑大、照明效果好的显微镜照明系统,单模光纤以其独有的优势被广泛应用于此类显微镜照明系统中作传输媒介。显微镜照明系统的同轴照明和倾斜照明中对光纤出光的发散角有着严格的要求,因此实际光纤加工中需要对光纤质量进行检测。而国外的光束质量检测仪价格昂贵,国内的产品自动化程度低,因此研究设计一款成本低、效率高、精度高的光束质量自动检测系统以实现快速检测单模光纤发散角是十分必要的。基于上述问题,本文研究设计了一种单模光纤质量参数自动检测系统,所做主要研究工作如下:(1)在分析自动检测系统需求的基础上,结合光纤检测系统的特点和光纤质量检测参数的要求,给出了单模光纤质量参数自动检测系统的总体设计方案。(2)搭建单模光纤检测的电动平台,对单模光纤质量参数自动检测系统的硬件部分进行了设计实现。系统包括电控位移台、光纤夹具、面阵探测器的选取。设计自动检测系统中的控制器,控制器包括电源模块、主控电路模块、步进电机驱动模块和散热模块。主控电路模块采用STM32F407作为控制核心,设计最小系统、供电模块、联合测试工作组(Joint Test Action Group,JTAG)接口、串口通信模块和输入输出模块;采用LV8731芯片设计步进电机驱动电路。(3)对单模光纤质量参数自动检测系统的软件进行了研究和实现。包括主程序、底层模块、通信协议、限位检测模块、光斑位置检测模块、位移模块、光路校准模块和发散角检测。限位检测模块和光斑位置检测模块起到保护设备,避免设备在调整中被损坏。以五段式S曲线加减速算法为基础,设计步进电机的速度控制策略,提高电机的实时运行速度,同时降低电机变速运动的振荡和噪音。实验结果表明:系统实现了对单模光纤的自动检测,平均检测时间为9分钟,同时满足系统误差精度在2%以内的要求。
【图文】：

便视为光束的中心光轴已经与 CCD/CMOS 相机的相面垂直。2.4 自动检测系统方案设计自动检测系统的整体结构如图 2-4 所示。激光光源发出的激光光束，，经过光跳线、法兰和待测单模光纤后，从单模光纤的端面射出，到达面阵探测器中；C 中的上位机软件根据面阵探测器采集的光斑图像，处理获取光斑的中心坐标斑尺寸信息；控制器根据上位机软件处理得到的信息对电动平台进行调整，成光路的自动校准和光束发散角的检测，最终的检测数据都通过 PC 的上位机面显示。

第 3 章 自动检测系统的硬件设计自动检测系统的硬件主要可以分为两部分：一部分是根据项目实际需求从市场上采购的设备搭建而成电动平台，一部分是根据需求设计的控制器。控制器的硬件设计整体框图如图 3-1 所示。大虚线框中为控制器的硬件组成，实线箭头表示电压流向，虚线箭头表示信号的流向。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN253

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本文编号：2601170