MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析.docx

MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析光纤压力传感器是一种新型的传聘器，具有高精度、高稳定性和高灵敏度等特点。它的工作原理是利用受压后光纤的弯曲度变化来检测压力大小,因其应用苑围广泛，特别是在航空、汽车、制造业等领域得到广泛的应用。本文针对MEMS光纤压力传感器的检测电路系统进行了设计分析。一、传感器结构及工作原理图1光纤MIiMS光纤压力传感器结构如图1所示，由MEMS光纤传感器阵列和接收端光电转换器两部分组成。光纤传携器阵列由多根光纤阵列俎成，每根光纤上均布有微弯曲，用于检测被测量对象的压力.当受测物体压力发生变化时,光纤阡列上的微穹曲也会发生变化,从而产生一个微小的位移量。该位移宛经光纤传输到接收端,接收端可以对光信号迸行检测和解码，将光信号转换成电伯号输出.图2MIiMS光纤压力传感器的工作原理示意图光纤传黑器的工作原理如图2所示,当光战从光源入射至光纤时，由于光纤在微穹曲处出现全反射，使汨部分光战从光纤的侧面漏出，当光纤形成的似弯曲度发生变化时，激弯曲处全反射的角度也会发生变化，从而改变在IM而潴出的光线强度，而光线强度的变化可以表征成压力的变化。二、检测电路系统版理由于光信号的转化需要借助光电转换器，从而将光伯号转换成电信号,检测电路系统分为两个部分,光电转换部分和信号处理部分.光电转换部分光电转换部分由光电转换器和放大器组成.光电转换潜用于将光信号转换成电信号，具体包括接收器和放大器.接收器用于接受传来的光信号符光信号转换成电信号.放大器用于对电信号进行放大，从而增强信号强欧，减小噪声。信号处理部分信号处理部分包括后置放大电路和灌波电路.后置放大电路用于在放大器的基础上，对放大信号进行进一步的放大。渔波电路用于流除啖再干扰，从而保证信号的清晰度和掂确性。三、应用案例以汽车行业中的测车压力的检测为例，设计MIBS光纤压力传学涔检测电路系统.通常情况3刹午压力的检测需要检测压力大小及施加压力的时间曲线，以此来评估汽车刹车的状况.因此，传博器的设计应当满足高精馁、低噪声、快速响应和抗干扰等性能要求，为实现这一目标，我们可以采用以下的电路设计方式：1 .光纤传感器降列的设H：光纤传感器阵列的设计应当充分考虑到压力检测的范困和精度要求.需要针时刹车压力的变化危困进行不同的光纤弯曲段的设计，以此时应不【可压力区间的检测要求.2 .接收端的设计：接收端应当采用高灵敏度的光电转换器,以便让光信号能修尽可能地俄转换成电信号.【可时，也需要使用高增益的放大器，从而加强电信号的强度.3 .佶号处理电路的设计：信号处理电路主要考虑滤波器和后置放人借的设计.滤波等可以采用高效的数字泄波器,从而港除噪声干扰后置放大器可以采用具有高增益的操作放大器。通过上述电路谀计，可以充分满足MEUS光纤压力传感器的精度和稳定性要求，实现对汽车刹车压力的检测.