光纤传感器实验报告

实验题目：光纤传感器

实验目的：

掌握干涉原理，自行制作光线干涉仪，使用它对某些物理量进行测量，

加深对光纤传感理论的理解，以受到光纤技术基本操作技能的训练。实验仪器：

激光器及电源，光纤夹具，光纤剥线钳，宝石刀，激光功率计，五位调

整架，显微镜，光纤传感实验仪，CCD及显示器，等等

实验原理：（见预习报告）

实验数据：

1.光纤传感实验（室温：24.1℃）

（1）升温过程

（2）降温过程

2．测量光纤的耦合效率

在光波长为633nm 条件下，测得光功率计最大读数为712.3nw 。

数据处理：

一．测量光纤的耦合效率

在λ=633nW ，光的输出功率P1=2mW 情况下。在调节过程中测得最大

输出功率P2=712.3nW

代入耦合效率η的计算公式：

3.56×10-4

二．光纤传感实验

1.升温时

利用Origin 作出拟合图像如下：

2040

Linear Fit of A

Equation

y = a + b

Adj. R-Squ 0.99849

Value

Standard Er

A Intercep -153.307 1.96249A

Slope

5.48534

0.06163

由上图可看出k=5.49±0.06

条纹数

温度/℃

根据光纤温度灵敏度的计算公式,由于每移动一个条纹相位改变

2π，则 Δφ=2π×m （m 为移动的条纹数）

故灵敏度即为

因l=29.0cm

故其灵敏度为±1.30）rad/℃

2.降温时

利用Origin 作出拟合图像如下：

323436

-40

-20

Linear Fit of A

Equation

y = a + Adj. R-Squ 0.9973

Value

Standard Er A Intercep -271.754 3.74289A

Slope

7.451

0.11111

由上图可看出k=7.45±0.11

同上：

灵敏度为

条纹数

温度/℃

因l=29.0cm

故其灵敏度为±2.38）rad/℃

由上述数据可看出，升温时与降温时灵敏度数据相差较大，这是因为在升温时温度变化较快，且仪表读数有滞后，所以测出数据较不准确，在降温时测出的数据是比较准确的。

思考题：

1.能否不用分束器做实验？替代方案是什么？

答：可以，只要用两个相同的相干波波源分别照射光纤即可，这样也可造成光的干涉。

2.温度改变1℃时，条纹的移动量与哪些因素有关？

答：

（1）与光纤的温度灵敏度有关

（2）与光纤置于温度场的长度有关

3.实验中不可用ccd是否能有办法看到干涉条纹？替代方案是什么？

答：可以。可以用透镜将干涉条纹成像在光电探测器上进行测量。

实验小结：

1.光纤的功能层非常脆弱，光纤剥离过程中要使力均匀，不可用力过猛，

否则易造成光纤的断裂，必要时可分段进行剥离。

2.使用宝石刀进行切割时，要轻轻划一下，再将光纤弹断，直接切断会

造成光纤断面不平滑，导致测出的光纤耦合系数较低。

3.光纤传感实验时记录移动的条纹数时可自行在显示器上寻找参照点，

保证记录的准确即可。

4.光纤传感实验时不要打开机箱上盖，实验完毕后关闭所有电源，整理

好各仪器。

传感器实验报告

实验一金属箔式应变片——全桥性能实验一、实验目的了解全桥测量电路的优点二、基本原理全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值R1=R2=R3=R4、其变化值1234R R R R ?=?=?=?时，其桥路输出电压3o U EK ε=。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差都得到了改善。三、实验器材主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。四、实验步骤 1.根据接线示意图安装接线。 2.放大器输出调零。 3.电桥调零。 4.应变片全桥实验数据记录如下表所示：重量（g ） 0 20 40 60 80 100 120 140 电压（mv ） 20.1 40.1 60.4 80.8 100.8 121.1 141.2 实验曲线如下所示：分析：从图中可见，数据点基本在拟合曲线上，线性性比半桥进一步提高。 5.计算灵敏度S=U/W ，非线性误差δ。 U=141.2mv ， W=140g ；所以 S=141.2/140=1.0086 mv/g;

m ?=0.1786g，y F S=140g， δ=?= 0.1786/140100%0 6.利用虚拟仪器进行测量测量数据如下表所示：重量（g）0 20 40 60 80 100 120 140 电压（mv）-1.1 19.6 40.4 61.1 81.7 102.4 122.0 142.0 实验曲线如下所示：五、思考题 1.测量中，当两组对边电阻值R相同时，即R1=R3，R2=R4，而R1≠R2时，是否可以组成全桥：（1）可以；（2）不可以。答：（2）不可以。 2.某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片，能否及如何利用四组应变片组成电桥，是否需要外加电阻。答：能够利用它们组成电桥。对于左边一副图，可以任意选取两个电阻接入电桥的对边，则输出为两倍的横向应变，如果已知泊松比则可知纵向应变。对于右边的一幅图，可以选取R3、R4接入电桥对边，则输出为两倍的纵向应变。两种情况下都需要接入与应变片阻值相等的电阻组成电桥。 3.金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，根据实验结果和理论分析，阐述原因，

光电检测实验报告

实验三十光纤位移传感器（半圆分部）的特性实验一、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：本实验采用的是导光型多模光纤，它由两束光纤组成半圆分布的Y型传感探头，一束光纤端部与光源相接用来传递发射光，另一束端部与光电转换器相接用来传递接收光，两光纤束混合后的端部是工作端亦即探头，当它与被测体相距Ｘ时由光源发出的光通过一束光纤射出后，经被测体反射由另一束光纤接收，通过光电转换器转换成电压，该电压的大小与间距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、直流电源±15V、铁测片。四、实验步骤： 1、根据图9-1安装光纤位移传感器，二束光纤分别插入实验板上光电变换座内，其内部装有发光管Ｄ及光电转换管T。 2、将光纤实验模板输出端V0与数显单元相连，见图9-2。 3、在测微头顶端装上铁质圆片，作为反射面，调节测微头使探头与反射面轻微接触,数显表置20V档。 4、实验模板接入±15V电源，合上主控箱电源开关，调节RW2使数显表显示为零。 5、旋转测微头,使被测体离开探头,每隔0.1mm读出数显表显示值,将其填入9-1。注：电压变化范围从0→最大→最小必须记录完整。表9-1：光纤位移传感器输出电压与位移数据如下表所示：

通过上述的表格可以找出在X=6.5或者6.6mm时输出电压才达到最大值为6.78或者6.79V，但当继续寻找最小值的时候并没有找到，输出电压随着位移的增大逐渐的减小，但是减小的幅度会渐渐的趋于平衡，在达到测微头最大量程时还在继续的减小，因此并没有找到最小的记录。并认为X=4mm时为最小的0。 6、根据表9-1数据，作出光纤位移传感器的位移特性图，并加以分析、计算出前坡和后坡的灵敏度及两坡段的非线性误差。答：利用excel对数据进行分析得光纤位移传感器的位移特性图如下所示：通过光纤位移传感器的位移特性图可知：其图形被分为前坡和后坡两部分，在前坡输出电压随着位移的增大而增大并且达到最大值，并且前坡的增大的幅度比较大，在后坡输出电压随着位移的增大不再增大而是相应的减小，减小的幅度较小，并逐渐的趋于稳定。通过图形可以看出前坡的范围窄，灵敏度高，线性好，适用于测小位移和表面粗糙度。后坡的减弱与探头和被测表面之间的距离平方成反比。将在最大值之前的值作为前坡的数据单独拿出来做处理同时去掉最前和最后的值，同样用excel的画图进行斜线的拟合得到如下的拟合直线，并显示拟合的直线表达式：前坡部分的位移特性图如下所示：通过拟合出来的直线为y=3.1022x-12.934。计算前坡的灵敏度S：S=ΔV/ΔX(ΔV为输出电压平均变化量；ΔX位移平均变化量)，其

传感器实验报告

实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验四、实验结果：

表重量（g）20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压（mv）25 49 75 100 126 148 175 199 225 248 由表1可得出：计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW=1.25mv/g; 非线性误差δ=Δm/y FS ×100％=40% 五、思考题：单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2）负（受压）应变片（3）正、负应变片均可以。答：正、负应变片都可以，因为正负对单臂电桥的传感器特性无影响

总结：由图可知，单臂电桥理想下是线性的，但实际存在非线性误差。实验二金属箔式应变片—半桥性能实验五：实验结果：

重量（g）0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压（mv）0 9 18 28 37 47 56 66 75 85 94 100 80 60 40 20 20406080100120140160180200 灵敏度S2＝U／W=0.45mv/g，非线性误差δ=43.04mv/94=45.8% 六思考题： 1、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（1）对边（2）邻边。答：应放在邻边。 2、桥路（差动电桥）测量时存在非线性误差，是因为：（1）电桥测量原理上存在非线性（2）应变片应变效应是非线性的（3）调零值不是真正为零。答：因为电桥原理上存在非线性误差。总结：由图可知，半桥的传感器特性曲线非线性得到了改善，电桥输出灵敏度提高。

实验三金属箔式应变片—全桥性能实验四、实验步骤： 1、将托盘安装到应变传感器的托盘支点上。将实验模板差动放大器调零：用导线将实验模板上的±15v、⊥插口与主机箱电源±15v、⊥分别相连，再将实验模板中的放大器的两输入口短接(V i ＝0)；调节放大器的增益电位器R W3 大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2 圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器R W4 ，使电压表显示为零。 2、拆去放大器输入端口的短接线，根据图3—1 接线。实验方法与实验二相同，将实验数据填入表3

光纤传感实验报告

光纤传感实验光纤特性的研究和应用是20世纪70年代末发展起来的一个新的领域。光纤传感器件具有体积小、重量轻、抗电磁干扰强、防腐性好、灵敏度高等优点；用于测量压力、应变、微小折射率变化、微振动、微位移等诸多领域。特别是光纤通信已经成为现代通信网的主要支柱。光纤通信的发展极为迅速，新的理论和技术不断产生和发展。因此，在大学物理实验课程中开设“光纤特性研究实验”已经成为培养现代高科技人才的必然趋势。传感器是信息技术的三大技术之一。随着信息技术进入新时期，传感技术也进入了新阶段。“没有传感器技术就没有现代科学技术”的观点已被全世界所公认，因此，传感技术受到各国的重视，特别是倍受发达国家的重视，我国也将传感技术纳入国家重点发展项目。光纤特性研究和应用是一门综合性的学科，理论性较强，知识面较广，可以激发学生对理论知识的学习兴趣，培养学生的实践动手和创新能力，光纤干涉系列实验教学的开设就显得非常重要了。基于这个目的，我们对光纤干涉实验教学进行了初步探索，在此基础上，该实验还可以进行一些设计性及研究性实验。一、实验目的 1.学习光纤数值孔径的物理含义、光纤与光源耦合方法的原理； 2.理解M—Z干涉的原理和用途；了解传感器原理； 3.实测光纤压力传感器和温度传感器实验数据。二、实验仪器激光器及电源，光纤夹具，光纤剥线钳，宝石刀，激光功率计，五位调整架，显微镜，光纤传感实验仪，CCD及显示器，等等三、实验原理 1．光纤数值孔径、光纤的耦合方法（1）光纤数值孔径光纤数值孔径是描述光纤与光源、探测器和其他光学器件耦合时的特性，它的大小反映光纤收集光的能力。数值孔径是光纤传光性质的结构参数之一，是表示光学纤维集光能力的一个参量。光在光纤中的传播可以用全反射原理来说明。图1 光纤剖面图

传感器实验报告

重庆邮电大学传感器实验报告姓名：李振洲学号：2012216478 班级：5121201

实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。二、实验仪器双杆式悬臂梁应变传感器、电压温度频率表、直流稳压电源（±4V ）、差动放大器、电压放大器、万用表（自备）三、实验原理电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为 ε?=?k R R （1-1）式中 R R ?为电阻丝电阻相对变化； k 为应变系数； l l ?= ε为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件。如图1-1所示，将四个金属箔应变片(R1、R2、R3、R4)分别贴在双杆式悬臂梁弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随悬臂梁形变被拉伸或被压缩。图1-1 双杆式悬臂梁称重传感器结构图通过这些应变片转换悬臂梁被测部位受力状态变化，可将应变片串联或并联组成电桥。如图1-2信号调理电路所示，R5=R6=R7=R 为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压 R R R R E U ??+??= 211/4 0 （1-2）

E 为电桥电源电压；式1-2表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为L=%10021???-R R 。图1-2 单臂电桥面板接线图四、实验内容与步骤 1．悬臂梁上的各应变片已分别接到面板左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。 2．按图1-2接好“差动放大器”和“电压放大器”部分，将“差动放大器”的输入端短接并与地相连，“电压放大器”输出端接电压温度频率表（选择U ），开启直流电源开关。将“差动放大器”的增益调节电位器与“电压放大器”的增益调节电位器调至中间位置（顺时针旋转到底后逆时针旋转5圈），调节调零电位器使电压温度频率表显示为零。关闭“直流电源”开关。（两个增益调节电位器的位置确定后不能改动） 3．按图1-2接好所有连线，将应变式传感器R1接入“电桥”与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥。“电桥”输出接到“差动放大器”的输入端，“电压放大器”的输出接电压温度频率表。预热两分钟。(直流稳压电源的GND1要与放大器共地) 4．将千分尺向下移动，使悬臂梁处于平直状态，调节Rw1使电压温度频率表显示为零（选择U ）。 5．移动千分尺向下移0.5mm ，读取数显表数值，依次移动千分尺向下移0.5mm 读取相应的数显表值，直到向下移动5mm ，记录实验数据填入表1-1。表1-1

传感器实验报告

传感器实验报告（二）自动化1204班蔡华轩 U2 吴昊 U5 实验七：一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。二、基本原理：利用平板电容C=εA/d 和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择ε、A、d 中三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。四、实验步骤： 1、按图6-4 安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图7-1。图 7-1 电容传感器位移实验接线图 3、将电容传感器实验模板的输出端V01 与数显表单元Vi 相接(插入主控箱Vi 孔)，Rw 调节到中间位置。 4、接入±15V 电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每间隔记下位移X 与输出电压值，填入表7-1。 5、根据表7-1 数据计算电容传感器的系统灵敏度S 和非线性误差δf。图（7-1）五、思考题：试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构，并叙述一

下在此设计中应考虑哪些因素？答：原理：通过湿度对介电常数的影响从而影响电容的大小通过电压表现出来，建立起电压变化与湿度的关系从而起到湿度传感器的作用；结构：与电容传感器的结构答大体相同不同之处在于电容面板的面积应适当增大使测量灵敏度更好；设计时应考虑的因素还应包括测量误差，温度对测量的影响等六：实验数据处理由excle处理后得图线可知：系统灵敏度S= 非线性误差δf=353=% 实验八直流激励时霍尔式传感器位移特性实验一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。二、基本原理：霍尔式传感器是一种磁敏传感器，基于霍尔效应原理工作。它将被测量的磁场变化（或以磁场为媒体）转换成电动势输出。根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中运动时，它就可以进行位移测量。图8-1 霍尔效应原理三、需用器件与单元：霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、直流源±4V、± 15Ｖ、测微头、数显单元。四、实验步骤： 1、将霍尔传感器按图8-2 安装。霍尔传感器与实验模板的连接按图8-3 进行。1、3 为电源±4Ｖ，2、4 为输出。图8-2 霍尔传感器安装示意图 2、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置再调节RW2 使数显表指示为零。图8-3 霍尔传感器位移直流激励实验接线图 3、旋转测微头向轴向方向推进，每转动记下一个读数，直到读数近似不变，将读数填入表8-1。

光纤位移传感器实验报告

光纤位移传感器实验报告篇一:光纤位移传感器测位移特性实验实验二十六光纤位移传感器测位移特性实验一、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:光纤传感器是利用光纤的特性研制而成的传感器。三、器件与单元:主机箱中的?15V直流稳压电源、电压表;,型光纤传感器、光纤传感器实验模板、测微头、反射面(抛光铁圆片)。四、实验步骤: 1、观察光纤结构:二根多模光纤组成Y形位移传感器。将二根光纤尾部端面(包铁端部)对住自然光照射，观察探头端面现象，当其中一根光纤的尾部端面用不透光纸挡住时，在探头端观察面为半圆双D形结构。 2、按图安装、接线。?安装光纤:安装光纤时，要用手抓捏两根光纤尾部的包铁部分轻轻插入光电座中,绝对不能用手抓捏光纤的黑色包皮部分进行插拔，插入时不要过分用力,以免损坏光纤座组件中光电管。?测微头、被测体安装:调节测微头的微分筒到5mm处(测微头微分筒的0刻度与轴套5mm刻度对准)。将测微头的安装套插入支架座安装孔内并在测微头的测杆上套上被测体(铁圆片抛光反射面)，移动测微头安装套使被测体的反射面紧贴住光纤探头并拧紧安装孔的紧固螺钉。 3、将主机箱电压表的量程切换开关切换到20V档，检查接线无误后合上主机箱电源开关。调节实验模板上的RW、使主机箱中的电压表显示为0V。

4、逆时针调动测微头的微分筒，每隔0.1mm(微分筒刻度0,10、10,20……)读取电压表显示值线性度最好区域: 5、根据表26数据画出实验曲线并找出线性区域较好的范围计算灵敏度和非线性误差。实验完毕，关闭电源。实验二十七光电传感器测转速实验一、实验目的:了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。二、基本原理:光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实验装置是透射型的(光电断续器也称光耦)，传感器端部二内侧分别装有发光管和光电管，发光管发出的光源透过转盘上通孔后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有均匀间隔的6个孔，转动时将获得与转速有关的脉冲数，脉冲经处理由频率表显示,，即可得到转速,=10f。三、需用器件与单元:主机箱中的转速调节0,24V直流稳压电源、+5V直流稳压电源、电压表、频率\转速表;转动源、光电转速传感器—光电断续器(已装在转动源上)。四、实验步骤: 1、将主机箱中的转速调节0,24V旋钮旋到最小(逆时针旋到底)并接上电压表;再按图所示接线，将主机箱中频率,转速表的切换开关切换到转速处。 2、检查接线无误后，合上主机箱电源开关，在小于12V范围内(电压表监测)调节主机箱的转速调节电源( 调节电压改变电机电枢电压)，观察电机转动及转速表的显示情况。

传感器实验报告

一、实验目的：了解光纤位移传感器动态特性。二、基本原理：利用光纤位移传感器的位移特性，配以合适的测量电路即可测量振动。三、需用器件与单元：光纤位移传感器、光纤位移传感器实验模板、振动梁（2000型）或振动测量控制仪（9000型）、检波/滤波/低通实验模板、数显频率/转速表。四、实验步骤： 1、将光纤传感器按图3-5安装在振动台上，并用手按压振动台，不能使差动变压器的活动杆有卡死的现象，否则必须调整安装位置，光纤探头对准振动台的反射面。 2、根据实验三十的结果，找出前坡或后坡的线性段中点，通过调节安装支架高度将光纤探头与振动台台面的距离调整在线性段中点（大致目测）。 3、在图9-2中V01与低通滤波器模板VI相接，低通输出V0接到示波器。 4、在振动源上接入低频振动信号（2000型），将频率选择在6-10HZ左右，逐步增大输出幅度，注意不能使振动台面碰到传感器，观察示波器的信号波形。保持振动幅度不变，改变振动频率观察示波器的信号波形。答：示波器的信号波形是正弦波，当逐步增大输出幅度时，示波器的信号波形的幅度也是逐渐的增大，与输出幅度成正比。当保持振动的幅度不变时，改变振动频率发现示波器的信号波形频率逐渐的变小。 5、根据实验三十的数据，计算出梁的振动幅度有多大？答：由前波的位移特性图可以知道，梁的振动幅度满足正弦波，其电压幅度ΔV=6.68-0.03v=6.65v，由前波的拟合直线y=3.1022x-12.934可得，梁的振动幅度：ΔX=(ΔV+12.934)/3.1022=6.313mm.。五、思考题：试分析电容式、电涡流、光纤三种传器测量振动时的特点？答：电容式测量振动时实际上是变极距差动电容式位移传感器，通过改变电容值来表征振幅的变化，其可以测量微位移。电涡流测量振动频率高于固有频率的振动，他是通过在振动过程中产生的感应电流即涡流，在涡流里产生的交变磁场中产生的感应电压，其灵敏度低。光纤传感器测量振动时，光纤本身只起到传光的作用。

光纤传感器的位移特性实验

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） 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。

传感器实验报告--光纤位移传感器的动态测量

传感器实验报告--光纤位移传感器的动态测量北京XX大学实验报告课程（项目）名称：实验五光纤传感器动态测量学院：自动化专业：班级：学号：姓名：成绩： 2019年12月10日光纤位移传感器的动态测量一一、任务与目的了解光纤位移传感器的动态应用。二、原理（条件）光电传感器是一种广泛应用的传感器，它把输入的光信号转换成电信号输出。光纤是一种光电式传感器。反射式光纤位移传感器采用Y型结构，两束多模光纤一端合并组成光纤探头，另一端分为两束，分别作为光源光纤和接收光纤，光纤只起到传输信号的作用，当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收到的光转换为电信号。其输出的光强取决于反射体距光纤探头的距离，通过对光强的检测而得到位移量。三、内容与步骤 (1) 了解激振线圈在实验仪上所在位置及激振线圈的符号。 (2) 在实验(三十一)中的电路中接入低通滤波器和示波器，如图32接线。图32 （3）将测微头与振动台面脱离，测微头远离振动台。将光纤探头与振动台反射纸的距离调整在光纤传感器工作点即线性段中点上（利用静态特性实验中得到的特性曲线，选择线性中点的距离为工作点，目测振动台上的反射纸与光纤探头端面之间的相对距离即线性区ΔX的中点）。 (4) 将低频振荡信号接入振动台的激振线圈上，开启主、副电源，调节低频振荡器的频率与幅度旋钮，使振动台振动且振动幅度适中；

(5) 保持低频振荡器输出的Vp-p幅值不变，改变低频振荡器的频率（用示波器观察低频振荡器输出的Vp-p值为一定值，在改变频率的同时如幅值发生变化则调整幅度旋钮使Vp-p相同），将频率和示波器上所测的峰峰值（此时的峰峰值Vp-p是指经低通后的 Vp-p）填入表格记录，并作出幅频特性图。 (6)关闭主、副电源，把所有旋钮复原到原始最小位置。四、数据处理（现象分析）光纤位移传感器的动态测量二一、任务与目的了解光纤位移传感器的测速运用。二、原理（条件）电机转速n等于脉冲信号的频率f除以电机上反光片的数目N。三、内容与步骤 (1) 了解电机控制，小电机（小电机端面上贴有两张反射纸）在实验仪上所在的位置，小电机在振动台的左边。 (2) 按图３３接线，将差动放大器的增益置最大，F/V表的切换开关置2V，开启主、副电源。图３３ (3) 将光纤探头移至电机上方对准电机上的反光纸，调节光纤传感器的高度，使F/V 表显示最大。再用手稍微转动电机，让反光面避开光纤探头。调节差动放大器的调零，使 F/V表显示接近零。 (4) 将直流稳压电源置±10V档，在电机控制单元的V+处接入+10V电压，调节转速旋钮使电机运转。（5）F/V表置2K档显示频率，用示波器观察F。输出端的转速脉冲信号。(Vp-p=4V)；（6）根据脉冲信号的频率及电机上反光片的数目换算出此时的电机转速。（7）实验完毕关闭主、副电源，拆除接线，把所有旋钮复原。四、数据处理（现象分析）根据脉冲信号的频率f及电机上反光片的数目N换算电机转速n 电机转速为

传感器实验报告1重点

传感器实验报告学号:U201013649 专业班级:自动化1002班姓名:陈俊鑫成绩: 华中科技大学目录一、实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 (3 二、实验二金属箔式应变片——半桥性能实验 (4 三、实验三金属箔式应变片——全桥性能实验 (6 四、实验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较 (8 五、实验六直流全桥的应用——电子秤实验 (10 六、实验十差动变压器的性能实验 (11 七、实验十四电容式传感器的位移实验 (14 八、实验十六直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 (16 九、实验二十四电涡流传感器位移实验 (19 十、实验三十光纤传感器的位移特性实验 (22 实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的

了解金属箔式应变片的应变效应,单臂电桥工作原理和性能。二、实验原理电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为: ΔR/R=Kε 式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化,K为应变灵敏系数,ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化,金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件,通过它转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化,电桥的输出电压反应了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压U01=EKε/4。三、实验器材应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表(自备。四、实验步骤实验中用到的应变传感器实验模板连接图如图 1 应变式传感器单臂电桥实验连接图图1所示。

图 1 应变式传感器单臂电桥实验连接图安装传感器,将IC1和IC2的同相端接地后,调节Rw4使得数显表显示为0后(即将差动放大器调0,再将电路的电桥部分按图中所示接入电路后,调节Rw1,使数显表为0。然后在电子称上放置砝码读取数显表的数值,依次增加砝码和读取相应的数显表值。五、实验结果与分析实验结果如表格 1所示。表格 1 单臂电桥性能实验数据记录表

光纤温度传感特性研究实验报告

光纤温度传感特性研究摘要：采用光纤双光束干涉的方法研究并测量了其干涉条纹随温度的变化情况。实验结果表明,测量方法简便可行,易于实现，实验现象明显。关键词：光纤折射率，温度，干涉 THE STUDY OF CHRACTERISTICS OF OPTICAL FIBER TEMPERATURE SENSOR Abstract：Adopting the method of interference of two light beams, the change of the interferometric fringes with temperature is measured. The experimentalresults show that the method is simple and easy to achieve. The phenomenonis evident. Keywords：optical fiber，temperature，interference 一．引言光纤折射率不仅是波长的函数,而且与光纤的环境温度密切相关。光纤折射率是光纤设计与制作的重要参数之一，也是商用化光纤产品的特性参数。光纤折射率的温度相关特性对于光纤光缆设计、光纤传感器设计、光纤探测仪器和光纤测试等具有重要意义。[1] 光通过在光纤内部的传输，受到外界因素（如温度等）的影响，光波的振幅、光强、香味、偏振态等会发生变化。所以，如果测出这些光的参量随外界因素的变化规律便可利用光纤实现各种传导功能。二．原理和仪器用激光器照射两根紧贴放置的形状一样的光纤的一端，由于激光相干性极高，在另一端能观察到明显的干涉条纹，通过改变其中一根光纤的局部温度，导致光纤内部折射率改变，从而光程发生变化，反映在干涉条纹上，即能观察到干涉条纹移动，记录条纹移动级数N，进而求的折射率改变，调节温度，得到该光纤折射率随温度变化关系。其实验仪器如下图所示：图1 干涉法测光纤折射率的温度特性装置图令通过加热器的光相位为?，波长为λ，加热器中光纤的长度为L，光纤折射率为n，则

光纤测量实验报告

光纤测量实验报告光纤测量实验报告引言：光纤测量是一种重要的技术手段，它在通信、医疗、工业等领域都有广泛应用。本次实验旨在通过实际操作，深入了解光纤测量的原理、方法和应用。通过对不同光纤的测量，我们可以更好地理解光纤通信的工作原理，并掌握光纤测量的基本技术。一、光纤测量的原理光纤测量是利用光的传输特性进行测量的一种方法。光纤是一种具有高折射率的细长材料，通过光的全反射来传输信号。在光纤中，光信号会以光纤的轴线为中心，沿着纤芯传播，而纤芯外的光信号则会以全反射的方式被反射回来。这种特性使得光纤成为一种理想的传输介质。二、光纤测量的方法 1. 光纤长度测量光纤长度测量是光纤测量中的基础工作。常用的测量方法有时间域反射法和频域反射法。时间域反射法利用光脉冲在光纤中传播的时间差来测量光纤的长度，而频域反射法则通过测量光信号在光纤中的频率变化来计算光纤的长度。 2. 光纤损耗测量光纤损耗测量是评估光纤传输质量的重要指标。常用的测量方法有衰减系数法和反射法。衰减系数法通过测量光信号在光纤中的强度衰减来计算光纤的损耗，而反射法则通过测量光信号在光纤两端的反射强度来评估光纤的损耗情况。 3. 光纤折射率测量

光纤折射率是光纤传输中的重要参数之一。常用的测量方法有干涉法和折射法。干涉法通过测量光信号在光纤中的干涉效应来计算光纤的折射率，而折射法则通过测量光信号在光纤中的折射角度来评估光纤的折射率。三、光纤测量的应用 1. 光纤通信光纤通信是光纤测量的重要应用之一。光纤的高带宽和低损耗使得它成为传输大量信息的理想介质。通过光纤测量，我们可以评估光纤通信系统的性能，并优化系统的传输质量。 2. 医疗领域光纤在医疗领域中有广泛的应用。例如，光纤可以用于内窥镜和激光手术器械等医疗设备中，实现对人体内部的观察和治疗。通过光纤测量，我们可以确保医疗设备的准确性和安全性。 3. 工业领域光纤在工业领域中也有重要的应用。例如，光纤传感器可以用于测量温度、压力和应变等物理量，实现对工业过程的监测和控制。通过光纤测量，我们可以提高工业生产的效率和质量。结论：光纤测量是一种重要的技术手段，它在通信、医疗、工业等领域都有广泛应用。通过对不同光纤的测量，我们可以更好地理解光纤通信的工作原理，并掌握光纤测量的基本技术。光纤测量的方法包括光纤长度测量、光纤损耗测量和光纤折射率测量等。光纤测量的应用包括光纤通信、医疗领域和工业领域等。通过光纤测量，我们可以评估和优化光纤通信系统的性能，确保医疗设备的准确性

光纤传感器实验报告

实验题目：光纤传感器实验目的：掌握干涉原理，自行制作光线干涉仪，使用它对某些物理量进行测量，加深对光纤传感理论的理解，以受到光纤技术基本操作技能的训练。实验仪器：激光器及电源，光纤夹具，光纤剥线钳，宝石刀，激光功率计，五位调整架，显微镜，光纤传感实验仪，CCD及显示器，等等实验原理：（见预习报告）实验数据： 1.光纤传感实验（室温：24.1℃）（1）升温过程（2）降温过程 2．测量光纤的耦合效率

在光波长为633nm 条件下，测得光功率计最大读数为712.3nw 。数据处理：一．测量光纤的耦合效率在λ=633nW ，光的输出功率P1=2mW 情况下。在调节过程中测得最大输出功率P2=712.3nW 代入耦合效率η的计算公式： 3.56×10-4 二．光纤传感实验 1.升温时利用Origin 作出拟合图像如下： 2040 A Linear Fit of A A B Equation y = a + b Adj. R-Squ 0.99849 Value Standard Er A Intercep -153.307 1.96249A Slope 5.48534 0.06163 由上图可看出k=5.49±0.06 条纹数温度/℃

根据光纤温度灵敏度的计算公式,由于每移动一个条纹相位改变 2π，则 Δφ=2π×m （m 为移动的条纹数）故灵敏度即为因l=29.0cm 故其灵敏度为±1.30）rad/℃ 2.降温时利用Origin 作出拟合图像如下： 30 323436 -40 -20 A Linear Fit of A A B Equation y = a + Adj. R-Squ 0.9973 Value Standard Er A Intercep -271.754 3.74289A Slope 7.451 0.11111 由上图可看出k=7.45±0.11 同上：灵敏度为条纹数温度/℃

光纤传感测量实验报告

光纤传感测量实验报告光纤传感测量实验报告引言：光纤传感测量是一种基于光纤技术的测量方法，通过光的传输和传感原理，可以实现对各种物理量的精确测量。本实验旨在探究光纤传感测量的原理和应用，并通过实际操作验证其可行性。一、光纤传感测量原理光纤传感测量的基本原理是利用光的特性在光纤中传输，并通过光的改变来测量物理量。光纤传感器由光源、光纤、光电探测器和信号处理器组成。当物理量作用于光纤时，会引起光纤中的光信号发生变化，进而被光电探测器接收并转化为电信号，最后通过信号处理器进行处理和分析。二、光纤传感测量的应用领域光纤传感测量在许多领域都有广泛的应用。其中，温度传感是光纤传感测量的主要应用之一。通过光纤的热致效应，可以实现对温度的高精度测量。此外，光纤传感测量还可以应用于压力、应变、湿度等物理量的测量，并且具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点。三、实验步骤及结果 1. 实验仪器准备：光源、光纤、光电探测器、信号处理器等。 2. 实验一：温度传感测量。将光纤传感器固定在温度变化的环境中，通过信号处理器获取温度变化的数据。实验结果显示，随着温度的升高，光纤中的光信号发生了明显的变化，且与温度呈线性关系。 3. 实验二：压力传感测量。将光纤传感器连接到压力变化的装置上，通过信号

处理器获取压力变化的数据。实验结果显示，压力的增加会导致光信号的衰减，且与压力呈正相关关系。 4. 实验三：应变传感测量。将光纤传感器固定在受力物体上，通过信号处理器获取应变变化的数据。实验结果显示，应变的增加会引起光信号的相位变化，且与应变呈线性关系。 5. 实验四：湿度传感测量。将光纤传感器放置在湿度变化的环境中，通过信号处理器获取湿度变化的数据。实验结果显示，湿度的增加会导致光信号的衰减，且与湿度呈负相关关系。四、实验结果分析通过以上实验可以得出结论：光纤传感测量可以实现对温度、压力、应变和湿度等物理量的精确测量。实验结果显示，不同物理量的变化会导致光信号的不同变化，这为光纤传感测量的应用提供了可靠的基础。此外，光纤传感测量具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点，可以满足各种复杂环境下的测量需求。五、光纤传感测量的发展前景光纤传感测量作为一种新兴的测量技术，具有广阔的发展前景。随着科技的不断进步，光纤传感器的性能将得到进一步提升，应用领域也将不断扩展。例如，在工业领域，光纤传感测量可以应用于机械设备的监测和控制，提高生产效率和安全性。在医疗领域，光纤传感测量可以应用于生物医学的研究和治疗，为医学科研和临床实践提供新的手段和工具。结论：光纤传感测量是一种基于光纤技术的测量方法，可以实现对各种物理量的精确测量。通过实验验证，光纤传感测量具有可靠性和灵敏度高的特点，并且在温

光纤传感器的位移特性实验报告

光纤传感器的位移特性实验报告本文将分析光纤传感器的位移特性实验，介绍器件本身的特性、参数设置、实验方法，测试数据以及实验结果。光纤传感器是一种新兴的技术，它主要利用光纤的光学特性和检测技术来检测运动物体的物理位移，以及其他物理变化。它具有小尺寸、低功耗、设备安装方便、非接触式等优点，可用于检测、控制和监视过程中的各种参数，在机器人技术、航空航天技术、发动机控制系统、安全监测、绿色能源等领域中有广泛的应用。本实验使用的特定型号的光纤传感器器件是由XXX公司生产的，采用高精度表面贴装工艺，结构小巧，反应迅速，适合作为精密机械设备中的传感器使用。此款器件采用单模光纤非接触式测量，最大位移量可达到±100mm，分辨率为1m以下，误差低于1%。为了测试光纤传感器的位移特性，设计了一个由钢丝和支架组成的测试装置，将光纤传感器的光路安装在测试装置的两个固定点上，模拟了实际工作环境中的物理位移，测试装置还具有一定的可调性，可以满足不同的测试要求。根据实验设计，将光纤传感器安装在协调测试装置上，通过实验室校验系统调节设备参数，如增益和温度，以保证测量结果的准确性，将器件设置为双轴平行模式，然后选择不同增益，模拟不同物理位移。在每组测试中，模拟的位移值为10mm，20mm，30mm，40mm，50mm，60mm，70mm，80mm，90mm，100mm；每组测试都重复进行了三次，以获得有效的测量结果。根据测量结果，绘制出光纤传感器的位移特性

图，将量测到的位移值与模拟的位移值进行比较，以确定光纤传感器的准确度。实验结果表明，在测量范围内，光纤传感器的实测位移与模拟位移之间的误差在1μm以内，无论是在纵轴还是横轴方向，测量精度均达到了预期的要求。

光纤传感综合实验报告

光纤传感综合实验报告光纤传感综合实验报告引言：光纤传感技术是一种基于光纤的传感原理，通过光纤的物理特性来实现对环境参数的测量和监测。本次实验旨在探究光纤传感技术的应用和性能，并对其在不同领域的潜在应用进行探讨。一、光纤传感技术的原理光纤传感技术利用光纤的折射、散射、吸收等特性，通过测量光信号的变化来获取环境参数的信息。其中，折射型光纤传感技术是最为常见和常用的一种。它通过测量光纤中光信号的折射率变化，来实现对温度、压力、湿度等参数的测量。光纤传感技术具有高灵敏度、无电磁干扰、远距离传输等优势，因此在工业、医疗、环境监测等领域有广泛的应用前景。二、光纤传感技术的实验装置本次实验中，我们使用了一套光纤传感综合实验装置，包括光源、光纤传感器、光纤衰减器和光功率计等设备。光源产生的光信号经过光纤传感器传输到被测环境中，然后通过光纤传感器采集到的信号传输回光功率计进行测量和分析。三、实验过程与结果我们首先进行了温度传感实验。将光纤传感器固定在被测温度环境中，通过测量光功率计的输出信号变化来获取温度的信息。实验结果显示，光功率计的输出信号随温度的升高而降低，与理论预期相符。这表明光纤传感技术可以有效地用于温度的测量。接下来，我们进行了压力传感实验。将光纤传感器固定在被测压力环境中，通

过测量光功率计的输出信号变化来获取压力的信息。实验结果显示，光功率计的输出信号随压力的增加而增加，与理论预期相符。这表明光纤传感技术可以有效地用于压力的测量。最后，我们进行了湿度传感实验。将光纤传感器固定在被测湿度环境中，通过测量光功率计的输出信号变化来获取湿度的信息。实验结果显示，光功率计的输出信号随湿度的增加而增加，与理论预期相符。这表明光纤传感技术可以有效地用于湿度的测量。四、光纤传感技术的应用前景光纤传感技术具有广泛的应用前景。在工业领域，光纤传感技术可以应用于温度、压力、振动等参数的监测和控制，提高生产效率和产品质量。在医疗领域，光纤传感技术可以用于生物体内的实时监测和诊断，实现无创、无痛的检测手段。在环境监测领域，光纤传感技术可以用于水质、大气污染等环境参数的监测，提供准确的数据支持。然而，光纤传感技术在实际应用中还存在一些挑战。例如，光纤传感器的制备和部署需要专业的技术和设备，成本较高；光纤传感器的灵敏度和稳定性也需要进一步提高。因此，未来的研究方向应该集中在提高光纤传感器的性能和降低成本，以推动光纤传感技术的广泛应用。结论：通过本次实验，我们深入了解了光纤传感技术的原理和应用。实验结果表明，光纤传感技术可以有效地用于温度、压力、湿度等参数的测量。光纤传感技术具有广泛的应用前景，但仍面临一些挑战。未来的研究应该致力于提高光纤传感器的性能和降低成本，以实现光纤传感技术的更广泛应用。

传感器实验报告

传感器实验报告（二）自动化1204班蔡华轩 U201113712 吴昊 U201214545 实验七：一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。二、基本原理：利用平板电容C=εA/d 和其它结构的关系式通过相应的结构和测量电路可以选择ε、A、d 中三个参数中，保持二个参数不变，而只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。四、实验步骤： 1、按图6-4 安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图7-1。图 7-1 电容传感器位移实验接线图 3、将电容传感器实验模板的输出端V01 与数显表单元Vi 相接(插入主控箱Vi 孔)，Rw 调节到中间位置。 4、接入±15V 电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每间隔0.2mm

图（7-1）五、思考题：试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构，并叙述一下在此设计中应考虑哪些因素？答：原理：通过湿度对介电常数的影响从而影响电容的大小通过电压表现出来，建立起电压变化与湿度的关系从而起到湿度传感器的作用；结构：与电容传感器的结构答大体相同不同之处在于电容面板的面积应适当增大使测量灵敏度更好；设计时应考虑的因素还应包括测量误差，温度对测量的影响等

六：实验数据处理由excle处理后得图线可知：系统灵敏度S=58.179 非线性误差δf=21.053/353=6.1% 实验八直流激励时霍尔式传感器位移特性实验一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。二、基本原理：霍尔式传感器是一种磁敏传感器，基于霍尔效应原理工作。它将被测量的磁场变化（或以磁场为媒体）转换成电动势输出。