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实验二十五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、实验内容用传光型光纤测位移。三、实验仪器光纤传感器、光纤传感器实验模板、数显单元、测微头、直流源、反射面（用电涡流传感器的铁测片做反射面）。四、实验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。五、实验注意事项1、实验时注意光纤探头与反射面保持平行，调整光纤探头使其位于反射面的圆心上。2、实验前应用纸巾擦拭反射面，以保证反射效果。六、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VO1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，合上主控台电源开关，调RW使数显表显示值最小，然后微调测微头使数显表显示为0.000（电压选择置2V档）。5、旋转测微头，被测体离开探头，每隔0.05mm读出数显表值，将其填入下表：（实验结论：1、本实验每隔0.05mm是相对位置，起始值看做0.05mm即可，无需从测微头上读绝对位置值。每旋转0.05mm，输出的电压的增量应该大致相等。2、由于学生做实验可能不能正确的找到起始点，导致采集的数据不在线性范围内，从而影响数据采集的线性度，可以让学生从选取的起始点开始计数，多计几组数据，然后选取线性度较好的十组数据，填入下表。3、如果只看本实验的线性情况，可选取十组较好的数据填入下表，若要看到光纤传感器的整个变化趋势，则至少应该记录25组数据，其V—X曲线见思考题答案）X(mm)V(v)6、根据上表数据，作光纤位移传感器的位移——输出曲线图。计算在量程1mm时灵敏度和非线性误差。七、实验报告在实验报告中填写《实验报告二十五》，详细记录实验过程中的原始记录（数据、图表、波形等）并结合原始记录进一步理解实验原理。八、实验思考题根据实验步骤（6）中的光纤位移传感器的位移——输出曲线图，分析其原理。答：由光源发出的光经发射光纤传输后入射到被测物表面，经反射体反射后再经接收光纤接收并传输至光敏元件。由于光纤有一定的数值孔径，当光纤探头紧贴反射体时，发射光纤中的光不能发射到接收光纤中，因此接收光纤中无光信号；当光纤探头逐渐远离被测体时，接收光纤中的光强越来越大，当整个接收光纤被全部照亮时，接收光强达到峰值；当反射体继续远离时，将有部分反射光没有反射进Y型光纤束，接收到的光强逐渐减小。位移特性如下图所示。