1、红外位移测量模块实验指导书深圳市鸥鹏科技有限公司2009.11红外位移测量模块实验指导书1实验 红外位移测量模块实验指导书一、实验目的1. 掌握学习 LabVIEW软件的使用；2. 认识红外传感器的工作原理；3. 掌握使用红外传感器进行位移测量的方法。二、实验原理红外传感器是基于三角测量原理设计的。如图 1-1 所示，红外发射器按照一定的角度发射红外光束，当遇到物体以后，光束反射回来，反射的红外光线被 CCD 检测器接收以后，得到一个偏移值 L。利用三角关系，以知发射角度 ，偏移距 L，中心距 X，以及滤镜的焦距 f 以后，传感器到物体的距离 D 就可以通过几何关系计算出来了。 图 1-1 三
2、 角 测 量 原 理 图 1-2 红 外 传 感 器 电 压 与 检 测 距 离 间 关 系当距离 D 足够小的时候，L 值会相当大，超过 CCD 的探测范围。这时，虽然物体很近，但是传感器反而看不到了。当距离 D 很大时，L 值就会很小。这时 CCD 检测器能否分辨得出这个很小的 L 值成为关键，也就是说 CCD 的分辨率决定能不能获得足够精确的L 值。要检测的物体越远，CCD 的分辨率要求就越高。 输出电压与检测距离之间的关系如图 1-2 所示。从图中可以看出，传感器与被探测物体之间的距离小于 10cm 的时候，输出电压急剧下降，这就要求测量时传感器与被探测物体之间距离应尽可能大于 10c
3、m。此外，红外传感器的输出是非线性的。如果采用线性拟合的方法进行数据标定，误差很大。这里可以采用多项式拟合的方法。假设有一个高阶的多项式函数y=anxn+a(n-1)x(n-1)+ax+a0其中 y 代表距离，x 代表红外传感器输出电压。如果该函数能够逼近实际的待拟合的数据，那么就采用该多项式作为传感器的输出函数。实际上，对于红外传感器来说，采用多项式函数拟合与采用线性最小二乘法拟合相比较，前者的误差大大减小。三、实验组件和设备1. 红外位移测量模块；2. 多路输出电源模块；3. 多通道数据采集模块；4. PC。5. LabVIEW程序“红外位移测量模块_main.vi” 。红外位移测量模块实
4、验指导书2四、实验步骤1. 关闭多通道数据采集模块开关，关闭多路输出电源模块电源开关。2. 连接仪器设备。(1) 用导线将红外位移测量模块的电源接口（ 16二芯航插）连接到多路输出电源模块的+5V 输出端口。(2) 将红外输出接口（ 12二芯航插）连接到多通道数据采集模块的 1通道。(3) 将多通道数据采集模块的电源接口（ 16二芯航插）连接到多路输出电源模块的+12V 输出端口。3. 打开多路输出电源模块电源开关、打开多通道数据采集模块开关。4. 打开路径“红外位移测控模块实验程序” ，打开文件“红外位移测量模块_main.vi”。程序界面如图 1-3所示。图 1-3 红外位移测量模块主程序
5、界面5. 设置输入控件参数(1) 通道选择设置为 1。(2) 采样频率设置为 1。(3) 采样长度设置为 1024。(4) 多项式拟合阶数设置为 4。6. 单击运行按钮，程序开始运行。7. 记录采样数据点。(1) 将挡板移动到距离红外传感器探头至少 10cm外的位置。(2) 将刻度尺上面显示的数据换算成挡板至传感器探头的距离，输入到“刻度尺读数”控件里。输入完成后，单击数据录入按钮，将刻度尺读数和传感器电压值记录到原始数据表格里。(3) 继续向后移动挡板 5cm，重复上一步的操作。如此重复 9次，记录 10组数据。红外位移测量模块实验指导书38. 单击拟合按钮，进行多项式拟合。观察拟合曲线的形状，如图 1-4所示。图 1-4 多项式曲线拟合后程序界面9. 滑动挡板，读取挡板与传感器探头距离，并与红外传感器的测量数据进行比较。10.单击 STOP按钮，退出程序。五、实验报告要求1. 简述红外传感器的工作原理；2. 简述使用红外传感器进行位移测量的方法；3. 记录多项式拟合曲线；4. 记录红外传感器的测量误差。六、注意事项避免信号线带电插拔，造成仪器或设备受损。
