基于Arduino平台的数字化差动光通量法测量带材微位移的设计与实现

发布时间：2021-02-03 13:07

　　设计了一个集光学、电学、力学和计算机技术于一体的测量带材微位移的实验仪器系统。将带材微位移的变化值通过光通量的变化量来进行变换和测量,该光通量变化量运用受光光敏电阻实现测量,以电阻大小表征,由于测量电阻误差较大,所以受光光敏电阻再与同型号遮光光敏电阻接在电桥电路,这样光通量的差动值通过桥路中的检流信号表征,为了进一步减小误差,检流信号直接接入转换放大电路,以电压信号输出,输出的电压信号利用Arduino系统处理,并以二进制计数显示。最后利用拟合方法推导了微位移变化值与计算机二进制计数的关系公式,从而实现带材微位移的数字化测量。因为运用电桥平衡方法、放大电路和二进制计数,三个联动环节,所以提高了测量的准确性。为其他物体微位移的测量提供了一种方法。 

【文章来源】：大学物理实验. 2020,33(05)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

直流电桥测量原理电路图

实验仪器系统中,is即为图1中通过检流计A上的电流。输出电压可由电压表测量出来,因为电压表测量误差较大,本文通过计算机数字化后以二进制计数显示。1.3 A/D转换

仪器系统示意图如图3所示。主要包括光源,透镜组,带材,光电测量探头(受光光敏电阻),电桥电路,转换放大器和计算机系统。计算机系统主要包括Arduino板和ArduinoIDE软件。工作原理:光源发出的光经过透镜1汇聚成平行光束后,经透镜2汇聚入射到光电测量探头,当带材移入时,将有部分光线被带材遮挡,从而使光敏电阻受照的光通量减少,光敏电阻的电阻值发生改变,电桥电路中检流电流发生变化,这个电流再通过转换放大电路输出到Arduino板,最后在ArduinoIDE软件支持的计算机显示出输出电压变化值的二进制计数,从而得到微移动距离与计算机二进制计数之间的关系[7,8]。其中,透镜1、2分别安置在带材正对位置的前、后方,带材尺寸大于透镜直径(当带材全部挡光时,没有光照射在光敏电阻上),带材运动方向垂直于两透镜的同轴线。

【参考文献】：
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本文编号：3016551