黑龙江科技学院

综合性、设计性实验报告

实验项目名称：   光纤传感器位移特性实验  

所属课程名称：      传感器工程实践       

实 验 日 期  ：      2013年   月   日     

班    级                        

学    号                        

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北京XXX大学

实验报告

课程（项目）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：             

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中国石油大学     传感器        实验报告   成    绩：        

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

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实验三十二光纤传感器的位移特性实验

一.实验目的

了解光纤位移传感器的工作原理和性能。

二.实验器件

主机箱，光纤传感器，光纤传感器实验模板，测微头，铁和铜反射面。

三.基本原理

本实验采用的是传光型光纤，它有两束光纤混合后，组成Y型光纤，半圆分布及双D分布，一束光纤端部和光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。两束光混合后的端部都是工作端亦称探头，他与被测体相距X，有光源发出的光纤传到端部射出后再经被测体反射回来，另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量，二光电转换器转换的电量大小与间距X有关，因此可用于测量位移。

四.实验内容

1按照书上的图连接线路，将电压表选择开关达到20V档。旋转测微头，使光反射面离开Y型光纤头的同时，每个0.1mm读取一个电压表显示值。将数据读入下表：

3并且找出现行做好的1mm范围内计算系统的灵敏度和非线性度。

五.数据处理

图像如下所示:

由matlab可知拟合直线为V=0.9955X -0.0223

灵敏度为0.9955

非线性误差为δ=0.0168/(0.97*100%)=1.73%

六 思考题

查阅传感器相关理论知识，说明光纤位移传感器测位移时对被测体的表面有什么要求？

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光纤传感实验

实验一 LD光源的P-I特性曲线

本实验将所测电流数据作为横坐标，功率作为纵坐标，利用MATLAB编程，得到下图所示的P-I曲线：

实验结果分析：

通过比较在不同步长下的P-I特性曲线，我们发现，步长越小，曲线越趋于直线，即相对精度越高。同理，步长越大，曲线失真度越严重。

1

光纤传感实验

实验二 透射式横（纵）向光纤位移传感

本实验采用发射光纤不动，接收光纤移动的办法，实现光纤被横向位移和纵向位移调制。当z固定时，得到的是横向位移传感特性参数，当r取定（r=0）,则得到纵向位移传感特性函数。

下图是光纤芯径-相对光强图和强度调制图：

上图（1），纵坐标为相对光强，横坐标为r/D. D为光纤直径,其值为D=0.5nm

上图（2），纵坐标为相对光强，横坐标为z.

2

光纤传感实验

实验三 反射式光纤位移传感

本实验是利用光纤传感实验系统构成的反射式光纤位移传感器，对微小位移量进行测量。

下图是反射式调制特性曲线图：

实验结果分析：

本实验由发射光纤发出的光照射到反射材料上，通过检测反射光的强度变化，就能测出反射体的位移。

3

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实验六　光纤传感器位移特性实验

一、             实验目的

了解反射式光纤位移传感器的原理与应用。

二、实验仪器

Y型光纤传感器、测微头、反射面、差动放大器、电压放大器、数显电压表

三、实验原理

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26-1所示，光纤采用Ｙ型结构，两束光纤一端合并在一起组成光纤探头，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，射向反射面，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接收到的光源与反射体表面的性质及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面时，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。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（在小位移范围内）等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。

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安康学院电子与信息工程系实验报告

 

 光纤传感器的位移特性实验

一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能。

二、基本原理：本实验采用的是传光型光纤，它由两束光纤混合后，组成Y型光纤，半园分布即双D型一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测体相距X，由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体反射回来，另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量，而光电转换器转换的电量大小与间距X有关，因此可用于测量位移。

三、需用器件与单元：光纤传感器、光纤传感器实验模板、数显单元、测微头、直流源、反射面。

四、实验步骤：

1、根据图9－1安装光纤位移传感器，二束光纤插入实验板上的座孔上。其内部已和发光管D及光电转

换管T 相接。

图9－1光纤传感器安装示意图

2、将光纤实验模板输出端V_O1与数显单元相连，见图9－2。

图9－2光纤传感器位移实验接线图

3、调节测微头，使探头与反射面圆平板接触。

4、实验模板接入±15V电源，合上主控箱电源开关，调R_W、使数显表显示为零。

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光纤位移传感器实验

 一、实验目的

1、了解光纤位移传感器工作原理及其特性；

2、了解并掌握光纤位移传感器测量位移的方法。

二、实验内容

1、光纤位移传感器输出信号处理实验；

2、光纤位移传感器输出信号误差补偿实验；

3、光纤位移传感器测距原理实验；

4、利用光纤位移传感器测量出光强随位移变化的函数关系；

5、实验误差测量。

三、实验仪器

1、光线位移传感器实验仪                1台

2、反射式光纤                          1根

3、对射式光纤                          2根

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