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光纤式位移传感器的动态特性实验报告 　　中国石油大学传感器实验报告成班级：姓名：同组者：教师：反射式光纤位移传感器　　【实验目的】　　1.了解光纤传输的基本原理　　2.了解反射式光纤传感器的一般原理结构、性能　　3.利用反射式光纤位移传感器测量出光强随位移变化的函数关系。【实验原理】　　１．光导纤维与光纤传感器的一般原理　　图１光纤的基本结构　　光导纤维是利用光的完全内反射原理传输光波的一种介质。如图１所示，它是由高折射率的纤芯和包层所组成。包层的折射率小于纤芯的折射率，直径大致为０.１ｍｍ～０.２ｍｍ。当光线通过端面透入纤芯，在到达与包层的交界面时，由于光线的完全内反射，光线反射回纤芯层。这样经过不断的反射，光线就能沿着纤芯向前传播。　　由于外界因素对光纤的作用，引起光波特性参量发生变化。因此人们只要测出这些参量随外界因素的变化关系，就可以通过光特性参量的变化来检测外界因素的变化，这就是光纤传感器的基本工作原理。　　２．反射式位移传感器的结构原理　　反射式光纤位移传感器是一种传输型光纤传感器。其原理如图２所示：光纤采用Ｙ型结构，两束多模光纤，一端合并组成光纤探头，另一端分为两支，分别作为光源光纤和接收光纤。光从光源　　耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射片，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转　　换器接受到的光源与反射体表面性质、反射体到光纤探头距离有关。当反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。显然，当光纤探头紧贴反射片时，接收器接收到的光强为零。随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。图３所示就是反射式光纤位移传感器的输出特性曲线，利用这条特性曲线可以通过对光强的检测得到位移量。反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量，具有探头小，响应速度快，测量线性化等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。　　图２反射式位移传感器原理　　图３反射式光纤位移传感器的输出特性　　【实验装置】　　SET-QX型光纤位移传感器实验箱。【实验内容】　　1.观察光纤结构：光纤探头为半圆型结构，由数百根纤维组成，一半为光源光纤，一半为接收光纤。　　2.装上光纤探头，探头对准反射片。　　3.安装好测微头，将顶部的反射片擦拭干净，测微头旋至10mm左右，前后移动测微头使反射片距光纤位移传感器约3mm，固定好测微头。　　4.如图4，将发光二极管和光敏三极管连接到放大电路相应的位置上，补偿调零电位器也接入到电路中，将第二级可变增益反相放大器的输出端VO与数字电压表相连，数字电压表置20V档，打开传感器电源开关。　　图4　　5.旋转测微头使反射片贴紧光纤传感器端面，调节“增益”电位器适中，调节补偿调零电位器使数字电压表指示为零。　　6.减小数字电压表量程，调节补偿调零电位器，进一步使数字电压表指示为零，结果是X=0，V=0。　　7.旋转千分尺，使光纤探头端面紧贴反射面，此时输出电压V最小(一般为零)。　　8.电压表打到20v档，旋转千分尺，使反射面离开探头，每隔读取一电压值，填入表1。9.据表1数据，做出光纤位移传感器的位移特性图，计算灵敏度S=△V/△X及线性范围。　　【数据记录及处理】　　光纤位移传感器的位移特性图，如下：　　光纤位移传感器在小位移范围内测量线性化，即在本次试验中，位移时较好的满足线性化，做出拟合直线，如下：　　灵敏度计算：S=?x=线性范围：位移满足在之间　　?v　　北京XXX大学　　实验报告　　课程名称：实验四光纤传感器静态实验学院：自动化专业：自动化班级：学号：姓名：成绩：　　XX年12月10日　　一、任务与目的　　了解光纤位移传感器的原理结构、性能。　　二、原理　　反射式光纤位移传感器的光纤采用Y型结构，两束多膜光纤一端合并组成光纤探头，另一端分为两束，分别作为光源光纤和接收光纤，光纤只起传输信号的作用，当光发射器发出的红外光，经光源光纤照射至反射面，被反射的光经接收光纤至光电转换器将接受到的光纤转换为电信号。其输出的光强决定于反射体距光纤探头的距离，通过对光强的检测而得到的位移量。　　三、内容与步骤　　(1)观察光纤位移传感器结构，它由两束光纤混合后，组成Y形光纤，探头固定在Z型安装架上，外表为螺丝的端面为半圆分布；　　(2)了解振动台在实验仪上的位置　　(3)如图３１接线：因光/电转换器内部已按装好，所以可将电信号直接经差动放大器放大。F/V显示表的切换开关置2V档，开启主、副电源。　　图３１　　(4)旋转测微头，使光纤探头与振动台面接触，调节差动放大器增益最大，调节差动放大器零位旋钮使电压表读数尽量为零，旋转测微头使贴有