光纤传感实验
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。
光纤传感实验(郑1)

实验1 LED 光源I —P 特性曲线测试发光二极管简称LED (Lifght Emitting Diode ),是目前比较常用的半导体光源。
它的输出光功率(P )随驱动电流(I )的变化而变化。
因此测量LED 光源的I —P 特性曲线具有非常重要的理论意义和工程应用意义。
一、实验原理1、LED 光源的结构及发光机理LED 光源是一种固态P —N 结器件,属冷光源,其发光机理是电致发光。
在电场作用下,半导体材料发光是基于电子能级跃迁的原理。
当发光二极管的P —N 结上加有正向电压时,外加电场削弱内建电场,使空间电荷区变窄,裁流子扩散运动加强。
由能带理论可知,当导带中的电子与价带中的空穴复合时,电子由高能级向低能级跃迁,同时电子将多余的能量以光子的形式释放出来,产生电致发光现象。
光子能量大小取决于半导体材料的禁带宽度E g (E g =E 1-E 0),能量越大,发出光波的波长就越短,即gE hc =λ (1-1)其中c 为光速,h 为普朗克常数。
另外,LED 光源发出的光谱有一定的宽度。
这是因为:第一、两个能带都有一定宽度,所以跃迁的起点、终点都有一定范围,导致了光谱具有一定宽度;第二、实际上半导体内的复合是复杂的,除了本征复合(电子直接从导带跃迁到价带,与电子复合,同时发射出光子)之外,还存在导带与杂质能级、价带与杂质能级及杂质能级之间的跃迁。
本实验仪采用的LED 光源中心波长为0.89μm 。
2、PIN 型光电二极管的结构和工作原理光电二极管通常是在反向偏压下工作的光效应探测器。
光电二极管的基本结构是PN 结。
外加反偏电压方向与PN 结内电场方向一致,当PN 结及其附近被光照射时就产生光生载流子,光生载流子在热垒区电场作用下漂移过结,参与导电。
当入射光强变化时,光生载流子浓度及通过外电路的光电流也随之变化,这种变化特性在入射光强很大的范围内保持线性关系,从而保证了光功率在很大范围内与电压有如下线性关系p =kU (1-2)其中P 为光功率,U 为PN 结端电压,k 为比例系数。
温度光纤传感实验报告

一、实验目的1. 理解光纤传感技术的基本原理,掌握光纤传感器在温度测量中的应用。
2. 学习光纤光栅温度传感器的制作方法,掌握其性能测试和数据分析。
3. 了解温度光纤传感器的实际应用场景,提高对光纤传感器技术的认识。
二、实验原理光纤传感器是一种基于光纤材料的光学传感器,具有抗电磁干扰、体积小、重量轻、防腐性好等优点。
光纤光栅温度传感器是光纤传感器的一种,其原理是利用光纤光栅的布拉格波长位移特性,即当光纤光栅的温度发生变化时,其反射或透射光的波长会发生偏移,从而实现对温度的测量。
三、实验仪器与材料1. 光纤光栅温度传感器2. 光纤光栅光谱分析仪3. 温度控制器4. 实验台5. 数据采集系统四、实验步骤1. 将光纤光栅温度传感器固定在实验台上,连接好光纤光谱分析仪和数据采集系统。
2. 调节温度控制器,使环境温度逐渐升高,记录光纤光栅光谱分析仪输出的光谱数据。
3. 重复步骤2,使环境温度逐渐降低,记录光谱数据。
4. 分析光谱数据,计算光纤光栅的布拉格波长位移与温度之间的关系。
五、实验数据与分析1. 实验数据:| 温度(℃) |布拉格波长(nm)||----------|--------------|| 20 | 1552.0 || 30 | 1553.5 || 40 | 1555.0 || 50 | 1556.5 || 60 | 1558.0 |2. 分析:通过实验数据可以看出,光纤光栅的布拉格波长随温度升高而增加,说明光纤光栅具有正的温度系数。
根据实验数据,可以拟合出光纤光栅的布拉格波长与温度之间的关系式:$$\lambda_B = 1552.0 + 0.0135T$$其中,$\lambda_B$为布拉格波长,$T$为温度。
六、实验结论1. 光纤光栅温度传感器具有良好的温度响应特性,可以实现对温度的精确测量。
2. 通过实验验证了光纤光栅的布拉格波长与温度之间的关系,为光纤光栅温度传感器的应用提供了理论依据。
光纤传感实验

光纤传感实验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.了解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,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、实验原理光纤的基本结构如图1,它主要包括三层(⼯程上有时有四层或五层,图中是四层结构):1.纤芯;2.包层;3.起保护作⽤的涂敷层;4.较厚的保护层。
纤芯和包层的折射率分别是1n 和2n ,如图2,为了使光线在光纤中图1.光纤剖⾯图传播,纤芯的折射率(1n )必须⽐包层(2n )的折射率⼤,这样才会产⽣全反射。
光线1以θ⾓⼊射在光纤端⾯上,光线经折射后进⼊光纤,以?⾓⼊射到纤芯和包层间的光滑界⾯上。
只要我们选择适当的⼊射⾓θ,总可以使?⾓⼤于临界⾓m ?,m ?的⼤⼩由公式)/arcsin(12n n m =?决定,使光线1在界⾯上发⽣全反射。
光纤传感实验技术的使用方法与优化策略

光纤传感实验技术的使用方法与优化策略光纤传感技术是一种以光纤为传感介质的实验技术,通过测量光的传播特性来检测环境中特定物理量的变化。
光纤传感技术在各个领域广泛应用,如工业生产、医疗诊断、环境监测等。
在实际应用中,如何正确使用和优化光纤传感实验技术成为了关键问题。
一、光纤传感实验技术的使用方法光纤传感实验技术的使用方法涉及光纤的安装、信号的采集以及数据处理等方面。
1. 光纤的安装:安装光纤要注意避免弯曲和损坏。
光纤弯曲会导致光信号的损失,影响实验结果。
因此,在安装光纤时应采取适当的角度和半径,避免过度弯曲。
此外,光纤的连接也需要注意,应使用专用工具进行连接,确保连接的牢固和信号的稳定。
2. 信号的采集:在进行实验时,需要选择合适的仪器设备来采集光纤传感信号。
常用的设备包括光源、光纤传感模块和信号采集设备。
光源的选择要考虑实验需求和样品特性,选择合适的波长和功率。
光纤传感模块负责将光信号转换成电信号,并传输到信号采集设备。
信号采集设备的选择要考虑信噪比和采样频率等因素,以保证信号的准确性和稳定性。
3. 数据处理:采集到的光纤传感信号需要进行数据处理,以提取有用的信息。
常见的数据处理方法包括傅里叶变换、滤波和数据拟合等。
傅里叶变换可以将光信号从频域转换到时域,方便观察和分析。
滤波可以去除噪音,并提高信号的质量。
数据拟合可以通过拟合曲线来还原信号的真实特性,提高测量的准确性。
二、光纤传感实验技术的优化策略为提高光纤传感实验技术的性能,需要采取一些优化策略,如信号增强、采样优化和环境适应等。
1. 信号增强:对于信号较弱的情况,可以采取信号增强的措施。
例如,使用放大器或增益模块来增加信号的强度,提高信号的稳定性和可观测性。
另外,还可以通过优化光源和检测器的匹配,提高信号的收发效率。
2. 采样优化:采样是光纤传感实验技术中的关键环节,它直接影响到实验结果的准确性。
采样的优化策略包括采样频率的选择、采样时间的控制和采样点的分布等。
光纤传感综合实验报告

一、实验目的1. 了解光纤传感的基本原理和特点。
2. 掌握光纤传感器的实验操作方法和数据采集技巧。
3. 分析光纤传感器在实际应用中的性能和适用范围。
二、实验原理光纤传感器是一种基于光波导原理的传感器,利用光纤传输光信号,实现对被测量的物理量的检测。
光纤传感器具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、防腐性好、灵敏度高等优点,广泛应用于压力、应变、温度、位移等物理量的测量。
本实验主要涉及以下几种光纤传感器:1. 光纤光栅传感器:利用光纤光栅对光波波长进行调制,实现对温度、应变等物理量的测量。
2. 光纤干涉传感器:利用光纤干涉原理,实现对位移、振动等物理量的测量。
3. 光纤激光传感器:利用光纤激光器发出的激光,实现对物体表面缺陷、气体浓度等物理量的测量。
三、实验仪器与材料1. 光纤传感实验仪2. 激光器及电源3. 光纤夹具4. 光纤剥线钳5. 宝石刀6. 激光功率计7. 五位调整架8. 显微镜9. 显示器四、实验步骤1. 光纤光栅传感器实验(1)搭建实验装置,连接光纤传感实验仪和激光器。
(2)调整实验参数,包括光栅长度、温度等。
(3)采集光纤光栅传感器的输出信号,分析光栅对光波波长的影响。
2. 光纤干涉传感器实验(1)搭建实验装置,连接光纤传感实验仪和光纤干涉仪。
(2)调整实验参数,包括干涉仪的间距、光程差等。
(3)采集光纤干涉传感器的输出信号,分析干涉条纹的变化规律。
3. 光纤激光传感器实验(1)搭建实验装置,连接光纤传感实验仪和光纤激光器。
(2)调整实验参数,包括激光功率、检测距离等。
(3)采集光纤激光传感器的输出信号,分析激光光束的传播特性。
五、实验结果与分析1. 光纤光栅传感器实验结果实验结果显示,随着温度的升高,光纤光栅传感器的反射光谱发生红移,反射光谱峰值波长随温度的变化率与光栅的折射率调制周期成正比。
这说明光纤光栅传感器可以实现对温度的精确测量。
2. 光纤干涉传感器实验结果实验结果显示,随着干涉仪间距的增加,干涉条纹的间距增大,条纹数减少。
物理实验技术中如何进行光纤传感实验

物理实验技术中如何进行光纤传感实验随着科技的飞速发展,光纤传感技术成为了当前研究的热门领域。
光纤传感技术利用光纤作为传感器,通过检测光信号的变化来获得被测物理量的信息。
本文将探讨物理实验技术中如何进行光纤传感实验,并介绍一些常见的光纤传感实验技术。
首先,进行光纤传感实验需要一套完整的光纤传感系统。
该系统一般包括光源、光纤、光纤传感器、光电转换器等组件。
光源可以是激光器、LED等,其作用是提供光信号。
光纤作为信息传输的通道,被测物理量的变化会导致光信号的改变,从而通过光纤传输到光电转换器,最后转化为电信号进行处理和分析。
在实验中,使用不同类型的光纤传感器可以实现对不同物理量的测量。
例如,光纤光栅传感器可以用于测量温度和应力变化。
其工作原理是将光纤制成光栅结构,在光信号中产生一定的衍射效应,当光纤受到温度或应力的变化时,光栅结构也会发生相应的变化,使得光信号发生频移,进而实现对温度和应力的测量。
此外,还有光纤法布里-珀罗传感器、光纤微弯传感器、光纤全息传感器等,它们分别利用光纤的不同特性进行物理量的测量。
在进行光纤传感实验时,需要注意一些实验技术细节。
首先,光纤传感器的布置和安装要合理。
光纤的长度、形状和环境对测量结果有重要影响,因此需要根据具体实验要求进行合理的设计和安装。
其次,光纤传感器应与光纤传感系统的其他部分进行良好的耦合。
在接触点处应保持良好的光学接触,避免信号损耗和干扰。
另外,还要进行必要的校准和标定,以确保测量结果的准确性和可重复性。
除了常见的光纤传感器,还有一些新兴的光纤传感技术值得关注。
例如,基于表面等离子体共振(SPR)的光纤传感技术。
SPR是一种表面电磁波的共振现象,可以实现对生物分子的高灵敏检测。
将光纤与金属膜相结合,通过监测光在金属膜表面的SPR信号变化,可以实时检测样品溶液中的生物分子浓度和相互作用等。
光纤传感技术的应用领域非常广泛,包括环境监测、生命科学、医疗诊断、工业控制等等。
物理实验技术中的光纤传感实验的操作指南

物理实验技术中的光纤传感实验的操作指南光纤传感实验操作指南介绍:光纤传感实验是一项在物理实验技术中广泛应用的重要实验之一。
它利用光纤作为传感元件,通过光纤中的光信号来测量并监测环境中的各种物理量。
本文将为大家详细介绍光纤传感实验的操作指南,帮助大家更好地掌握这项实验技术。
材料准备:1. 光纤传感器:可选择不同类型的光纤传感器,如光纤布拉格光栅传感器、光纤拉曼散射传感器等。
2. 光源:选用适当波长的光源,如激光二极管、光纤光源等。
3. 光纤连接器:根据实验需要选择不同类型的光纤连接器。
4. 仪器设备:光纤测量设备、光功率计等。
实验步骤:1. 准备工作a. 清洁光纤:用洗净的酒精棉球轻轻擦拭光纤端面,确保光纤表面无灰尘和杂质。
b. 连接光纤:根据需要,使用光纤连接器将光纤连接到光纤测量设备和光源上。
c. 打开设备:打开光源和光纤测量设备,确保设备正常工作。
2. 测试光纤传感器a. 设置光纤测量设备:根据光纤传感器的特性,设置光纤测量设备的参数,如波长、测量范围等。
b. 测试信号:通过光源发出信号,并通过光纤传送到光纤传感器上。
c. 测量数据:使用光功率计等设备,测量传感器输出的光信号强度,并记录相关数据。
d. 分析结果:根据测量结果,分析传感器对不同物理量的响应特性。
3. 环境监测实验a. 确定监测目标:选择需要监测的环境物理量,如温度、压力、湿度等。
b. 选择传感器:根据监测目标,选择适合的光纤传感器。
c. 搭建实验装置:根据传感器的特性和环境条件,设计合适的实验装置。
d. 进行测量:根据实验装置,将传感器与被测量对象连接起来,并记录测量数据。
e. 数据分析:根据测量数据,分析环境物理量的变化趋势和相关性。
4. 实验安全注意事项a. 使用光源时,避免直接观察光源,以防眼睛受到光的伤害。
b. 注意光纤的特性,避免折弯和拉扯光纤,以免影响实验结果。
c. 在实验过程中,避免将光纤暴露在高温、高压或腐蚀性环境中,以免损坏传感器。
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光纤压力传感系统特性实验一、实验目的:了解光纤压力传感器的原理和应用。
二、实验仪器主机箱、光纤温度/压力实验模板、气压表(监视气源压力)、三通引压胶管(连接气源﹑气压表与引压口)、光纤(单根装)。
三、实验原理按照光纤在传感器中所起的作用,光纤传感器一般分为两大类:1、传感型光纤传感器:利用光纤本身的特征把光纤直接作为敏感元件,既感知信息又传输信息,也称为功能型传感器。
2、传光型光纤传感器:利用其他敏感元件(如温度敏感元件、压力敏感元件等)感知待测量的变化,光纤仅作为光的传输介质,传输来自远处或难以接近场地的光信号。
也称混合型传感器。
用压阻式扩散硅压力传感器,所测量的对象为气压。
四、实验步骤1、按图1示意接线①、将实验模板中的引压口用三通胶管连接主机的气压源﹑气压表。
②、将光纤插入实验模板的光纤口③、将实验模板中的+15V、地﹑–15V接机箱中电压源的相应插孔中。
④、将实验模板中的mA处短接(或将主机箱中的电流表显示选择拨到20mA档后接入模板的mA处相应插孔中)⑤、将主机箱的电压表拨到20V档,并与实验模板中的压力传感器输出端相应连接。
2、按下实验模板中的温度/压力转换开关,处于压力测量状态。
3、合上主机箱总电源和气源开关,调节主机箱气源开关边上的转子流量计旋扭,观察气压表气压显示跟随调节变化,不调节时能达到动态平衡显示某一个压力显示值。
4、转动主机箱中的转子流量计旋扭,使气压表显示4kpa时调节实验模板中的电位器w(压力下限),使主机箱的电压表显示0.40V。
p15、转动主机箱中的转子流量计旋扭,使气压表显示在20Kpa上,再调节模板中的电位器W(压力上限)使主机箱的电压表显示2.00V.p26、重复4和5步骤(至少循环3次),反复调节,使压力下限4kp对应0.40V,压力上限20kpa对应2.00V。
完成了压力量程上、下限的标定。
注意Wp1(压力下限)、Wp2(压力上限),不能再碰。
图1 光纤压力传感实验接线示意图7、将主机箱电压表由压力传感器输出端转接到光纤传感器输出端U的相应插孔上,标定光纤传感器输出转换电路,此时调节W零点(光纤下限)和W量程(光纤上限)调节方法与过程同4、5、6步骤(千万不能误调Wp1和Wp2,要小心,否则前功尽弃,要重新标定前级电路)。
8、调节转子流量计旋扭观察气压表和光纤传感器输出U的电压显示,读取记录以下数据。
(注:若气压源漏气,压力不能升至18 Kpa,则每个1 Kpa测量一个数据。
)五、数据处理根据测量数据,画出图P—V实验曲线,并分析计算最大误差,灵敏度,线性误差等指标。
线性误差:校准曲线与规定直线之间的最大偏差,即从零点到满量程之间连一条直线,特性曲线与此直线之间的最大偏差。
光纤温度传感系统特性实验一、实验目的了解光纤温度传感器的原理与应用二、实验仪器主机箱、光纤温度/压力实验模板、温度源、光纤(单根装)。
三、实验原理按照光纤在传感器中所起的作用,光纤传感器一般分为两大类:1、传感型光纤传感器:利用光纤本身的特征把光纤直接作为敏感元件,既感知信息又传输信息,也称为功能型传感器。
2、传光型光纤传感器:利用其他敏感元件(如温度敏感元件、压力敏感元件等)感知待测量的变化,光纤仅作为光的传输介质,传输来自远处或难以接近场地的光信号。
也称混合型传感器。
本实验模板为传光型光纤传感器,传感器为集成温度传感器(AD590),传感器将温度转变为电信号,进入模板中的集成电路放大处理后,再经过电压/电流转换将电压信号转换为电流信号,电流信号对发光二极管进行调制,被调制的光进入光纤传输后由光敏二极管接收转变为光电流,经集成运放电路处理转换为电压后输出。
原理框图如下:图1. 光纤温度传感器的原理图AD590所处的温度源的温度由主机上的智能调节器和温度传感器Pt100控制。
四、实验步骤1、按图12—1光纤温度、压力实验模板接线:①实验模板中温度传感器处接入集成温度传感器AD590(温度实验传感器),上正下负。
②在实验模板中温度传感器输出处接主机箱中的电压表(显示选择打到2V档)。
③实验模板的mA处接主机箱中的电流表示,并且显示选择打到20mA档。
④实验模板的+15V、地、-15V接主机箱中的电压源的+15V、地、-15V的插孔中。
图2 光纤温度传感实验接线示意图2、将实验模板上的按钮开关(温度/压力转换开关)处于温度测量状态。
在实验模板的光纤口上插上光纤。
3、集成温度传感器AD590探头置于室内(暂时不要插入温度源中),仔细调节实验模板中(温度下限)使温度传感器输出的电压表显示室温(估计值),如估计室温25o C,则电的WT1)。
压表显示0.25V(调WT14、打开主机箱总电源开关和温控仪电源开关(温度源的电源开关也合上),设置温控仪的控制温度为100o C,让温度源达到动态平衡被控制在100o C左右。
温度源温度的设置如下:(1)、按▲键并保持约3秒钟,PV窗显示“SP”,它对应温度控制仪的控制温度,用▼、▲键可改变参数值,使SV窗显示实验温度,如100o C数点的位置,快速设置参数)(2)、按SET键并保持约3秒钟,仪表进入参数设置状态;PV窗显示“AL-1”(上限),它对应传感器工作的上限温度,修改参数值,使SV窗显示步骤(1) 所设置的温度值,此时智能控制仪控制传感器的上限温度。
(3)、再按SET 键,PV 窗显示“AL-2”(下限) ,它对应传感器工作的下限温度,修改参数值,使SV 窗显示值=AL-1 (上限)=AL-2(下限)=所需的温度。
(AL-1、 AL-2表示的是传感器的测量范围,AL-1表示传感器可以工作的上限温度,AL-2表示传感器可以工作的下限温度。
通常AL-1设置与控制温度即sb 的温度相同,而仪表通常没有参数“AL-2”的显示,可不予设置。
)此时,温控仪进入正常显示、自动调节控制状态,最终温度源会在设定的所需温度值上达到动态平衡。
4、标定温度传感器(AD590)输出。
(前级电路的标定)为给传感器工作在线性范围内,通常要对它的工作范围进行标定,具体的做法如下: ①、将AD590探头插入温度源(小箱子顶部小孔插入),待传感器输出的电压表显示不再上升时仔细调节W T2(温度上限),由于此时温度源的温度为100℃,因此可使电压表显示为1.00V 。
②、改变“Sb ”及“AL-1”,使两者相等为某一温度值,如50oC 。
当温度源控制在所设置的温度值并且电压表显示不再下降时,仔细调节W T1(温度下限),使电压表显示0.50V 。
③、重复①、②步骤,至少调节3次使温度下限、上限与电压表显示值对应后,保持W T1、W T2不变(不能碰动W T1和W T2否则要重新标定)。
) 5、标定光纤传感器输出 (后级电路的标定)①、将光纤传感器输出U 0端与主机箱电压显示表相接(温度传感器输出端的电压表移到光纤传感器输出)。
②、同上述步骤中相同的方法,调节W 零点(光纤温度下限)W 量程(光纤温度上限),重复调节3次,使光纤传感器输出端的电压显示与测量范围的温度上、下限值对应,但千万注意,是调节W 零点与W 量程,而不能碰动W T1与W T2,否则前功尽弃,前级电路也要重新标定。
6、当温度源温度为50℃时,设置控制仪的参数,使SP 的数值等于AL-1的数值为100℃,在温度源升温的过程中,在50℃~100℃之间,每隔5℃读取一个数据,填入下表。
(若温度源温度显示为100℃,则设置温度源温度为50℃,进行降温测量。
) 表1五、数据处理根据测量数据,画出T—V实验曲线,并分析计算最大误差,灵敏度,线性误差等指标。
光纤位移传感器实验一、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:本实验采用的传光型光纤,它由两束光纤混合后组成Y型光纤,半圆分布即双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,由光源发出的光传到端部出射后再经被测体反射回来,由另一束光纤接收光信号经光电转换器转换成电量,而光电转换器的电量大小与间距X有关,因此可用于测量位移。
三、实验仪器:主机箱、Y型光纤传感器、光纤传感器实验模板、测微头、反射面四、实验步骤:1、根据图1示意安装光纤位移传感器和测微头,二束光纤分别插入实验模板上的光电座(其内部有发光管D和光电三极管T )中。
2、检查接线无误后,合上主机箱电源开关。
调节测微头,使光反射面与Y型光纤头轻、使主机箱中的电压表(显示选择开关打到20V档)显示为0V。
触;再调实验模板上的RW3、旋转测微头,被测体离开探头,每隔0.1mm读取电压表显示值,将数据填入表格1中。
往反方向旋转测微头,重复测量一次,将数据填入表格1、2中。
表 1表 2五、数据处理根据表1数据画出实验曲线,计算测量范围1mm时的灵敏度。
六、思考题1.光纤位移传感器测位移时对被测物体的表面有些什么要求?2.本实验所使用的光纤是属于什么类型(单模光纤还是多模光纤,塑料光纤还是石英光纤)?3.分析影响光纤位移传感器的测量灵敏度的因素有哪些?光栅位移传感器实验一、实验目的:了解光栅传感器基本原理及其应用二、基本原理:光栅传感器的基本元件是主光栅和指示光栅,他们是在一块长条形的光学玻璃板上,均匀地刻上许多明暗相同、宽度相等的刻线。
光栅传感器中一般在10-100线/毫米。
当指示光栅置于主光栅上面,并且使指示光栅和主光栅的刻线之间有一很小的偏角θ。
在光线照过光栅时,由于遮光效应,在指示光栅上就会产生若干条明暗的条纹。
这些条纹称之为莫尔条纹。
当主光栅和指示光栅在左右方向做相对移动时,莫尔条纹也相应地等量作上下移动,通过光敏元件测量莫尔条纹的移动数量,就能测量指示光栅的微小移动量。
为了提高光栅传感器的分辨率,通常对光栅传感器输出方波进行四倍频细分,使光栅计数分辨率提高四倍。
本实验用传感器的显示分辨率为0.005mm(5um)。
本实验附上光栅和指示光栅各一块可以进行莫尔条纹演示。
图1 直线光栅的莫尔条纹三、器件与单元光栅传感器位移演示装置、光栅传感器实验模板、主光栅和指示光栅各一块(玻璃片)四、实验步骤图1光栅实验接线图1、将光栅传感器位移演示装置和光栅传感器实验模板按图1接线。
2、合上主机箱电源开关;摇动手轮,模板上的数显也应跟着做相应的变化,说明光栅传感器系统是好的。
3、摇动手轮,使读数头处于光栅尺的中间位置,同时,使手轮的刻度盘上的零刻度与基准线对准,按下模板上的“清零”按钮,使模板上的数显归零。
4、手轮每转一圈丝杆位移1mm,顺时针转动手轮,旋转10圈,停止时手轮的刻度盘上的零刻度与基准线应对准,读出丝杆每移动10mm时的光栅数显表的读数,填入表1。
表15、摇动手轮,使读数头处于光栅尺的中间位置,同时,使手轮的刻度盘上的零刻度与基准线对准,按下模板上的“清零”按钮,使模板上的数显归零。