【正文】 期就出現(xiàn)了第一個專利。光纖傳感技術(shù)優(yōu)于其他傳感技術(shù)的原因在于它是在光纖通信的基礎(chǔ)上發(fā)展的。光纖傳感器的基本原理是將光源發(fā)出的光經(jīng)光纖送入調(diào)制區(qū)，在調(diào)制區(qū)內(nèi)，外界被測參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用，使光的光學(xué)性質(zhì)如光的強(qiáng)度、波長(顏色)、頻率、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化成為被調(diào)制的信號光，再經(jīng)光纖送入光探測器、解調(diào)器而獲得被測參數(shù)。光纖傳感技術(shù)是一門多科性學(xué)科，涉及知識面很廣，如纖維光學(xué)、光電器件、電磁學(xué)、流體力學(xué)、彈性力學(xué)以及電子線路和微機(jī)應(yīng)用等等。是20世紀(jì)后半期重大發(fā)明之一。傳感器是感知、獲取、檢測和轉(zhuǎn)化信息的窗口，是實(shí)現(xiàn)信息化時代的主要技術(shù)基礎(chǔ)。 光纖傳感技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使人類社會從高度工業(yè)化向信息化轉(zhuǎn)變。目前廣泛應(yīng)用觸針式輪廓儀可以實(shí)現(xiàn)粗糙度部分參數(shù)的測量評定，但存在測量參數(shù)較少，測量精度較低，測量結(jié)果的輸出不直觀等缺點(diǎn)，已不能滿足現(xiàn)代工件的測量要求，迫切需要開發(fā)研制新型的表面粗糙度測量儀來滿足現(xiàn)代精密工件的測量要求，基于虛擬儀器技術(shù)開發(fā)出的表面粗糙度測量儀，除能解決傳統(tǒng)儀器目前存在的問題外，還具有測量速度快，自動化程度高和良好的人機(jī)界面等優(yōu)點(diǎn)，而且價格便宜，通用性強(qiáng)，將具有較大的市場潛力和應(yīng)用價值。零件表面粗糙度會直接影響零件的配合性質(zhì)、疲勞強(qiáng)度、耐磨性、抗腐蝕性以及密封性等。 surface roughness。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；光纖位移傳感器；表面粗糙度；LabVIEWAbstractSurface roughness is a reflection of the extent of parts of the physical surface. It is in the process of cutting by the cutter in the workpiece surface, the marks left behind created. Currently widely used touchstylus profilometer roughness of some parameters can be assessed, but there is less parameters, the lower the measurement accuracy, the measurement results are not intuitive, such as the shortings of the output can no longer meet the measurement requirements of modern work. In this paper, the definition of surface roughness based on the use of reflective characteristics of fiberoptic sensors, fiberoptic displacement sensor applications, design a virtual instrument based on surface roughness measuring instrument technology. In addition to the instruments of traditional instruments to solve the existing problems, but also with the measurement of speed and a high degree of automation and good manmachine interface and so on. In this paper, the surface roughness of the relevant knowledge and reflective fiber displacement sensor working principle, the design system is divided into upper and lower machine, the nextbit machine for measuring and gathering data through the serial port to transmit data to PC, PC machine for the next crew of the data collected to deal with, e to the surface roughness measurement of objects, for which the data display and storage.Keywords: single chip puter。本儀器除能解決傳統(tǒng)儀器目前存在的問題外，還具有測量速度快、自動化程度高和良好的人機(jī)界面等優(yōu)點(diǎn)。目前廣泛應(yīng)用觸針式輪廓儀可以實(shí)現(xiàn)粗糙度部分參數(shù)的評定，但存在測量參數(shù)較少、測量精度較低、測量結(jié)果輸出不直觀等缺點(diǎn)，已不能滿足現(xiàn)代工件測量要求?；谔摂M儀器技術(shù)的表面粗糙度測量儀院 系自動化學(xué)院專 業(yè)測控技術(shù)與儀器班 級5407102學(xué) 號200504071053姓 名李生指導(dǎo)教師盧艷軍負(fù)責(zé)教師盧艷軍沈陽航空工業(yè)學(xué)院2009年6月沈陽航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要表面粗糙度是反映零件表面光滑程度的物理量。它是在切削過程中，由刀具在工件表面上留下的刀痕而產(chǎn)生的。本文根據(jù)表面粗糙度的定義，利用反射式光纖傳感器的特點(diǎn)，應(yīng)用光纖位移傳感器，設(shè)計了一個基于虛擬儀器技術(shù)表面粗糙度測量儀。文章介紹了表面粗糙度的相關(guān)知識和反射式光纖位移傳感器的工作原理，本設(shè)計系統(tǒng)分為上位機(jī)和下位機(jī)，下位機(jī)用于測量和采集數(shù)據(jù)，通過串口把數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，上位機(jī)用于對下位機(jī)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出測量物體的表面粗糙度，對此數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和存儲。 fiber optic sensor。LabVIEW目 錄第1章 緒論 1 立題意義 1 光纖傳感技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀 1 虛擬儀器測試技術(shù)發(fā)展 3 表面粗糙度測量技術(shù)的發(fā)展 4 本文研究內(nèi)容 5第2章 粗糙度的基本概念 6 表面粗糙度的概念 6 表面粗糙度的測量參數(shù) 6 反射式光纖位移傳感器的結(jié)構(gòu) 7 反射式光纖位移傳感器輸出特性 7 粗糙度測量原理 8第3章 粗糙度測量儀的總體方案設(shè)計 10 下位機(jī)硬件方案設(shè)計 10 傳感器的選擇 10 光纖傳感器特性實(shí)驗(yàn) 11 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集和傳輸電路的設(shè)計 11 下位機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計 11 上位機(jī)總體設(shè)計 12第4章 粗糙度測試儀的下位機(jī)設(shè)計 14 信號調(diào)理電路 14 單片機(jī)及其外圍擴(kuò)展電路的設(shè)計 14 單片機(jī)介紹 14 時鐘電路設(shè)計 16 復(fù)位電路的設(shè)計 17 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計 17 串行通信的設(shè)計 20 下位機(jī)軟件設(shè)計 22 主程序設(shè)計 22 ADC0809轉(zhuǎn)換程序設(shè)計 23 串口通信程序設(shè)計 24第5章 粗糙度測試儀的上位機(jī)設(shè)計 25 VISA簡介 25 VISA庫中的串口通訊函數(shù) 26 串行通信程序設(shè)計 27 串行通信初始化的設(shè)計 27 串口寫入程序設(shè)計 28 串口讀取節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計 29 數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計 29 數(shù)據(jù)存儲 30 前面板設(shè)計 30第6章 調(diào)試與驗(yàn)證 32 下位機(jī)調(diào)試 32 調(diào)試分析的一般過程 32 硬件調(diào)試 33 軟件調(diào)試 33 軟硬件聯(lián)調(diào) 33 上位機(jī)調(diào)試 34 調(diào)試故障及原因分析 34 測試驗(yàn)證 35結(jié)論 36社會經(jīng)濟(jì)效益分析 37參考文獻(xiàn) 38致 謝 40附錄Ⅰ 電路圖 41附錄Ⅱ 元器件清單 43附錄Ⅲ 程序清單 44IV沈陽航空工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）第1章 緒論 立題意義表面粗糙度是機(jī)械零件的一個主要精度指標(biāo)，對零件的性能會產(chǎn)生重要的影響。因此，關(guān)于表面粗糙度測量的研究一直沒有停止，傳統(tǒng)的測量方法有比較法、針描法的、光切法、干涉法和印模法等多種，主要是使用樣板、電動廓儀、光切顯微鏡、干涉顯微鏡等多種工具和計量儀器?；谔摂M儀器技術(shù)的表面粗糙度參數(shù)測量儀，就是通過設(shè)計編寫表面粗糙度參數(shù)測量的軟件控制程序, 使得儀器的測試更加多樣化，靈活，只要加上必要的硬件設(shè)備就可以根據(jù)用戶需要構(gòu)成測試儀器。在信息化時代，人類將主要依靠對信息資源的開發(fā)及其變換、傳輸和處理進(jìn)行社會活動。光纖與激光、半導(dǎo)體光探測器一樣，是一種新興的光學(xué)技術(shù)，形成了光電子學(xué)新的領(lǐng)域。光纖傳感技術(shù)是七十年代末期發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，它是纖維光學(xué)在非通信領(lǐng)域的應(yīng)用。光纖傳感器以其高靈敏度、抗電磁干擾、耐腐蝕、可繞曲、體積小、結(jié)構(gòu)簡單以及光纖傳輸線路的相容性等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，受到世界各國廣泛的重視，并具有十分廣闊的發(fā)展前景。光纖傳感器按其傳感原理分為兩類：一類是傳光型(或稱非功能型)光纖傳感器；另一類是傳感型(或稱功能型)光纖傳感器。光纖通信擁有一個廣闊的市場，能提供一系列低價格的器件，更重要的是，它形成一門能為光纖傳感器所使用的基礎(chǔ)科學(xué)。它包括采用傳光束的機(jī)械位移傳感器和采用相位調(diào)制的超聲波傳感器。在70年代中期，人們開始意識到光纖本身可以構(gòu)成一種新的直接交換信息的基礎(chǔ)，無需任何中間級就能把待側(cè)的量和光纖內(nèi)的導(dǎo)光聯(lián)系起來。此后，光纖傳感器在全世界的許多實(shí)驗(yàn)室里出現(xiàn)。在美、英、德、日等國，尤其是美國，光纖傳感器研究開始的都很早，投資也很大，并且已經(jīng)有許多成果都申請了專利。研究工作主要在高等院校和研究所。用于光纖傳感器的特殊光纖、有源和無源器件等，國內(nèi)也有單位研制。 虛擬儀器測試技術(shù)發(fā)展虛擬儀器（Virtual Instrument）簡稱VI。傳統(tǒng)儀器主要由控制面板和內(nèi)部處理電路組成 , 而卡式儀器由于自身不帶儀器面板 , 所以必須借助計算機(jī)強(qiáng)大的圖形環(huán)境 , 建立圖形化的虛擬面板 , 完成對儀器的控制、數(shù)據(jù)分析和顯示。VI 應(yīng)是對用戶開放的 ,允許用戶介入并定義其若干功能VI是指通過應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ糜嬎銠C(jī)與功能化模塊硬件結(jié)合起來 , 用戶可以通過友好的圖形界面來操作計算機(jī) , 就像操作自己定義、自己設(shè)計的一臺單個儀器一樣 , 從而完成對被測量的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲等工作。應(yīng)用程序?qū)⒖蛇x硬件 如 GPIB、VXI、RS23DAQ 和可重復(fù)使用源碼庫函數(shù)等軟件結(jié)合實(shí)現(xiàn)模塊間的通信、定時與觸發(fā) ,源碼庫函數(shù)為用戶構(gòu)造自己的VI系統(tǒng)提供基本的軟件模塊。但是由于技術(shù)工藝水平的落后，最早只能單純依靠人的視覺和觸覺來估計，隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，人們又采用了比較顯微鏡進(jìn)行對比測量，但是這些比較原始的測量方法只能對表面微觀不平度作出定性的綜合評定。這主要是因?yàn)楸砻娲植诙炔粌H對機(jī)械性能、物理性能、集成電路成品率有影響，而且它還影響計算機(jī)磁盤存儲器磁頭和磁盤的耐磨性和壽命，同時也影響磁盤信號的讀出幅度和信噪比。因此，為實(shí)現(xiàn)更高的表面加工質(zhì)量，相應(yīng)要求更高的表面粗糙度測量手段。1．接觸式觸針式輪廓儀是最廣泛使用的接觸式測量儀，典型產(chǎn)品是英國Rank Taylor Hobson公司的Taylor Surf和Nanosurf等系列輪廓儀。它的優(yōu)點(diǎn)是：分辨率高、測量范圍大、結(jié)果穩(wěn)定可靠、重復(fù)性好。目前正在對觸針的形狀、大小、接觸力、觸針動