光纤传感器测量振动实验.
《传感技术综合实验单元》实验指导书
《传感技术综合实验单元》实验指导书一、电子测量与检测实验须知传感技术综合实验的目的使学生在掌握各类传感器的理论及其检测技术、信号调理电路和光电检测技术基础上，能合理选择和利用传感器测量各种工程上常见的物理量。
这是本专业本科学生必须掌握的基本技能。
要求学生通过实际操作，培养独立思考、独立分析和独立实验的能力。
为使实验正确、顺利地进行，并保证实验设备、仪器仪表和人身的安全，在做检测与转换技术实验时，需知以下内容。
1．实验预习实验前，学生必须进行认真预习，掌握每次实验的目的、内容、线路、实验设备和仪器仪表、测量和记录项目等，做到心中有数，减少实验盲目性，提高实验效率。
2．电源（1）实验桌上通常设有单相（或三相）交流电源开关和直流电源开关，由实验室统一供电，实验前应弄清各输出端点间的电压数值。
（2）实验桌（或仪器）上配有直流稳压电源，在接入线路之前应调节好输出电压数值，使之符合实验线路要求。
特别是在实验线路中，严禁将超过规定电压数值的电源接入线路运行。
（3）在进行实验线路的接线、改线或拆线之前，必须断开电源开关，严禁带电操作，避免在接线或拆线过程中，造成电源设备或部分实验线路短路而损坏设备或实验线路元器件。
3．实验线路（1）认真熟悉实验线路原理图，能识图并能按图接好实验线路。
（2）实验线路接线要准确、可靠和有条理，接线柱要拧紧，插头与线路中的插孔的结合要插准插紧，以免接触不良引起部分线路断开。
（3）线路中不要接活动裸接头，线头过长的铜丝应剪去，以免因操作不慎或偶然原因而触电，或使线路造成意想不到的后果。
（4）线路接好后，应先由同组同学相互检查，然后请实验指导教师检查同意后，才能接通电源开关，进行实验。
4．仪器仪表（1）认真掌握每次实验所用仪器仪表的使用方法、放置方式（水平或垂直），并要清楚仪表的型号规格和精度等级等。
（2）仪器仪表与实验线路板（或设备）的位置应合理布置，以方便实验操作和测量。
（3）仪器仪表上的旋钮有起止位置，旋转时用力要适度，到头时严禁强制用力旋转，以免损坏旋钮内部的轴及其连接部分，影响实验进行。
振动测试理论和方法综述
振动测试理论和方法综述振动测试是一种通过测量结构物或系统的振动特性来评估其性能和健康状况的测试方法。
它在许多领域中都具有重要的应用，包括机械工程、航空航天、汽车工程、建筑工程等。
本文将对振动测试的理论和方法进行综述，以便读者了解振动测试的基本原理和常用技术。
首先，我们来了解一下振动测试的基本原理。
振动是物体或系统在其平衡位置附近发生的周期性运动。
通过测量物体或系统的振动特性，我们可以获取到其振动频率、振动模态、振动幅值等信息。
这些信息可以用于评估结构物或系统的稳定性、动态特性、故障诊断等。
在振动测试中，常用的方法包括模态测试、频率响应测试和振动传感器测试。
模态测试是一种通过激励结构物的振动来确定其固有频率和振型的方法。
它通常使用冲击激励或激励信号来激发结构物的振动，并通过加速度传感器或位移传感器来测量振动响应。
频率响应测试是一种通过将一系列频率变化的激励信号输入到结构物中，并测量响应信号来获取频率响应函数的方法。
振动传感器测试是一种通过安装振动传感器来测量结构物的振动响应的方法。
振动传感器可以是加速度传感器、位移传感器或速度传感器，它们将结构物的振动转换为电信号，然后通过电子设备进行信号处理和分析。
除了传统的测试方法，近年来还出现了一些新的技术和方法，如滑动激励测试、光纤传感器测试和无损检测测试。
滑动激励测试是一种通过激发结构物的滑动振动来测量其动态特性的方法。
光纤传感器测试是一种使用光纤传感器来测量结构物或系统的振动的方法。
它的优点是具有高灵敏度、宽频率范围和免受电磁干扰的特点。
无损检测测试是一种通过使用非接触式技术来评估结构物或系统的健康状况的方法。
它可以检测和诊断结构物中的缺陷、损伤和故障，如裂纹、松动等。
在进行振动测试时，需要注意一些技术和方法的选择和应用。
首先，需要选择合适的激励方式和信号处理方法。
对于不同的结构物或系统，选择适当的激励方式和信号处理方法可以提高测试效果和数据质量。
其次，需要进行合理的实验设计和数据分析。
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。
光纤声波 测试方法 振动液柱法
光纤声波测试方法振动液柱法
光纤声波测试方法是一种用于检测材料性能的先进技术，其中
振动液柱法是其中一种重要的测试方法。
振动液柱法利用光纤声波
传感器和振动液柱的相互作用，可以实现对材料的精密测试和分析。
在振动液柱法中，光纤声波传感器被用来监测材料中的声波传
播情况。
当材料受到外部振动或应力时，会产生声波，这些声波通
过材料传播并被光纤声波传感器捕获。
通过分析捕获到的声波信号，可以得到材料的各种性能参数，如弹性模量、波速、损耗等。
振动液柱法在材料测试中具有许多优势。
首先，它可以实现对
材料性能的非接触式测试，不会对材料本身造成损伤。
其次，由于
光纤声波传感器的高灵敏度和高分辨率，振动液柱法可以实现对微
小振动和微小变形的检测，对于一些特殊材料的测试具有独特优势。
另外，振动液柱法还可以实现对材料的动态性能进行实时监测，对
于动态载荷下材料性能的研究具有重要意义。
总之，光纤声波测试方法中的振动液柱法是一种非常重要的测
试手段，它在材料性能测试和分析中具有广泛的应用前景。
随着科
学技术的不断发展，相信振动液柱法将会在材料研究领域发挥越来越重要的作用。
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。
实验二 光纤传感器实验
一．光纤位移传感器的静态实验实验目的：了解光纤位移传感器的原理结构和性能实验原理：反射式光纤位移传感器的工作原理如图1所示。
光纤采用Y 型结构，两根光纤的一端合并在一起作为光纤探头，另一端一根作为光源光纤，一根作为接收光纤。
光纤只起传输信号的作用。
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送至光电转换器将接收到的光信号转化为电信号。
接收光纤接收到的光强取决于反射体和光纤探头之间的距离，其定性关系如图2所示。
图1. 光纤位移传感器的原理图图2. 输出电压V 和X 的定性关系所需元器件：主副电源、差动放大器、F/V 表、光纤传感器、振动台 实验步骤：（1） 按图3的方式接线：因光电传感器的内部转换电路已经安装好了，所以可将电信号直接经差动放大器后输出。
F/V 表置2V 档、开启主副电源，差动放大器的增益调到最大。
输出电压X光源光纤反射面图3 光纤传感器实验的接线图（2）调节测微头，使光纤探头与反射片刚好接触，调节差动放大器的零位旋钮使得F/V表的读数尽量为零。
（3）旋转测微头，使得光纤探头逐渐远离反射面，观察输出电压的小—大—小的变化过程。
（4）重复步骤2。
旋转测微头，每隔0.2mm读出一个电压值，并填入下表。
（5）作出V—X曲线，计算灵敏度S=△V/△X及线性范围。
二光纤传感器测量电机转速的实验实验目的：了解光纤位移传感器的测速应用。
实验原理：在电机上贴有两片对称的反光片用于反射光源光纤的出射光。
当光纤探头对准反光片时，接收光纤可以接收到光源光纤的反射光，输出电路有电压输出；当光纤探头和黑色表面相对时，接收光纤中无反射光，输出信号近似为零。
当电机转动时，光纤探头的对准面将发生黑—白—黑—白的周期变化，于是光纤传感器的输出电压也将按照小—大—小—大的形式发生变化，即输出电压为脉冲信号。
根据电压脉冲的频率即可推算出电机的转速。
所需单元和部件：除（一）中所用的器件外，增加小电机和示波器。
振动传感器实训总结报告
一、实训背景随着工业生产、交通运输、建筑等领域对振动监测需求的不断提高，振动传感器在各个行业中的应用越来越广泛。
为了提高学生对振动传感器原理及实际应用的认识，我们开展了振动传感器实训课程。
本次实训旨在使学生掌握振动传感器的原理、性能特点、应用领域以及实验操作技能。
二、实训目的1. 了解振动传感器的原理和分类；2. 掌握振动传感器的性能指标和选用方法；3. 熟悉振动传感器的实验操作技能；4. 学会振动信号的分析和处理方法；5. 培养学生的实际操作能力和创新意识。
三、实训内容1. 振动传感器原理及分类本次实训首先介绍了振动传感器的原理，包括机械振动、声学振动、电磁振动和光电振动等。
接着，详细讲解了振动传感器的分类，如压电式、磁电式、电涡流式、光纤式等。
2. 振动传感器性能指标及选用方法实训过程中，我们对振动传感器的性能指标进行了详细介绍，如灵敏度、频率响应、非线性度、稳定性等。
同时，讲解了振动传感器的选用方法，使学生能够根据实际需求选择合适的传感器。
3. 振动传感器实验操作技能在实验环节，我们重点讲解了振动传感器的安装、调试和测量方法。
通过实际操作，使学生掌握了以下技能：（1）振动传感器的安装：了解传感器安装位置、注意事项以及安装方法；（2）振动传感器的调试：掌握传感器参数的调整方法，确保传感器正常工作；（3）振动信号的测量：学会使用振动传感器测量振动信号，并记录数据；（4）振动信号的分析：运用相关软件对振动信号进行频谱分析、时域分析等。
4. 振动信号的分析和处理方法实训过程中，我们介绍了振动信号的分析和处理方法，如快速傅里叶变换（FFT）、时域分析、频域分析等。
通过这些方法，使学生能够对振动信号进行深入分析，为振动监测和故障诊断提供依据。
四、实训成果通过本次振动传感器实训，学生取得了以下成果：1. 掌握了振动传感器的原理、分类、性能指标和选用方法；2. 熟悉了振动传感器的实验操作技能，提高了实际操作能力；3. 学会了振动信号的分析和处理方法，为振动监测和故障诊断奠定了基础；4. 培养了学生的创新意识，提高了团队协作能力。
【实验报告】压电式传感器测振动实验报告
压电式传感器测振动实验报告篇一：压电式传感器实验报告一、实验目的：了解压电传感器的测量振动的原理和方法。
二、基本原理：压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。
（观察实验用压电加速度计结构）工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上，由于压电效应，压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。
三、需用器件与单元：振动台、压电传感器、检波、移相、低通滤波器模板、压电式传感器实验模板。
双踪示波器。
四、实验步骤：1、压电传感器装在振动台面上。
2、将低频振荡器信号接入到台面三源板振动源的激励源插孔。
3、将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端，与传感器外壳相连的接线端接地，另一端接R1。
将压电传感器实验模板电路输出端Vo1，接R6。
将压电传感器实验模板电路输出端V02，接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出V0与示波器相连。
3、合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。
4、改变低频振荡器的频率，观察输出波形变化。
光纤式传感器测量振动实验一、实训目的：了解光纤传感器动态位移性能。
二、实训仪器：光纤位移传感器、光纤位移传感器实验模块、振动源、低频振荡器、通信接口（含上位机软件）。
三、相关原理：利用光纤位移传感器的位移特性和其较高的频率响应，用合适的测量电路即可测量振动。
四、实训内容与操作步骤1、光纤位移传感器安装如图所示，光纤探头对准振动平台的反射面，并避开振动平台中间孔。
2、根据“光纤传感器位移特性试验”的结果，找出线性段的中点，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、参考“光纤传感器位移特性试验”的实验连线，Vo1与低通滤波器中的Vi 相接，低通输出Vo接到示波器。
4、将低频振荡器的幅度输出旋转到零，低频信号输入到振动模块中的低频输入。
5、将频率档选在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。
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光纤传感器测量振动实验
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和其高的频率响应，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、振动源单元、低频振荡器、动态测量支架、检波、滤波实验模板、数显表。
四、实验步骤：
1、光纤传感器安装如下图，光纤探头对准振动台的反射面。
2、根据实验三十的结果，找出线性段的中点，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、在下图中V01与低通滤波器模板V I相接，低通输出V0接到示波器。
4、将低频振荡器幅度输出旋转到零，低频信号输入到振动源单元中的低频输入。
5、将频率档选择在6-10H Z左右，逐步增大输出幅度，注意不能使振动台面碰到传感器。
保持振动幅度不变，改变振动频率，观察示波器波形及峰－峰值，保持振动频率不变，改变振动幅度（但不能碰撞光纤探头）观察示波器波形及峰－峰值。
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应用及特点？。