光纤传感器实验报告

《传感器原理》课程实验

光强调制型光纤位移传感器测量位移和粗糙度实验

一．实验目的：

1.了解光纤位移传感器的工作原理

2.了解光纤位移传感器的输出特性

3.加深对传感器一些主要静态性能指标的理解

二．实验要求：

根据实验测得的数据，加深对光纤位移传感器的输出特性的理解。掌握MATLAB基本的数据拟合方法。掌握放大器的使用。

三．实验仪器：

位移标定架1台

简易光纤位移传感器硬件系统1套

万用表1个

直流稳压电源1台

四．实验原理：

光强调制型光纤位移传感器是一种非功能型光纤传感器，光纤只起到传光的作用，该传感器是一基于改变反射面与光纤端面之间距离的反射光强调制型传感器反射面是被测物体的表面。如图：

实验中光纤组合探头端面即是光纤端面，标定架实验反射面即是被测物体表面，光源是

DU B光敏三极管。光纤组合探头如图：

红外发光二级管，光敏元件是3912

固定物体反射面标定架如图：

光纤探头固定在孔中，利用螺旋测微器精确该表实验反射面的位移。由于反射面与探头的距离改变了，那么光敏三极管感受的光强就要发生变化，最后将这个变化反映在硬件系统的输出上。

光纤位移传感器的输出特性如图：

从图中可以看出随着D（探头和实验面的距离）的增大，输出电压V即光通量，先增大后减小，但在增大过程中灵敏度太高，所以实验将D控制在灵敏度相对较低的AB段，即事先先让反射面和探头端面的距离跨过灵敏度高的区域。

五．实验步骤：

1．在放置光纤探头的孔里固定光纤探头

2．连接数据传输线和电源线。

±, 5+）

3．打开电源，调整电源到实验要求的大小（15

4．适当调整反射面到光纤探头的距离（1cm左右），然后将螺旋测微器游动端定在0点。5．打开简易光纤位移传感器硬件系统的开关，指示灯亮表示电路已经通电。

6．将万用表调到20V档和硬件系统相连观察输出。

7．正方向转动测微器每转动两圈记一次万用表读数，记七次。然后再反方向转动每转动两圈记一次万用表读数，记七次到0。（注意只能往一个方向转动避免产生回程误差）重复上面的测量步骤三次。

8．完成数据测量后收拾仪器。

9．填写实验数据表格。

不加任何反射面时万用表的读数V 0 =0.20

六．实验报告内容：

1. 实验数据画出输出特性曲线（用软件程序画图，比如MATLAB 或Excel ）

2. 计算端基线性度，往返程重复性，迟滞三项静态参数指标。

七．预习要求内容：

1. 预习课本光线位移传感器内容。

2. 预习实验原理，熟悉实验步骤。

螺旋测微器读数D 0mm 2mm 4mm 6mm 8mm 10mm 12mm 万用表读数V 正 3.96 3.66 3.34 2.99 2.63 2.22 1.83 万用表读数V 反 3.94

3.62

3.28

2.93

2.55

2.15

1.79

0V V -正

3.76 3.46 3.14 2.79 2.43 2.02 1.63 0V V -反

3.74 3.42 3.14 2.79 2.43 2.02 1.59 螺旋测微器读数D 0mm 2mm 4mm 6mm 8mm 10mm 12mm 万用表读数V 正 3.93 3.63 3.31 2.98 2.63 2.23 1.83 万用表读数V 反

3.91 3.59 3.26 2.92 2.54 2.15 1.80 0V V -正 3.73 3.43 3.11 2.78 2.43 2.03 1.63 0V V -反

3.71 3.39 3.06 2.72 2.34 1.95 1.60 螺旋测微器读数D 0mm 2mm 4mm 6mm 8mm 10mm 12mm 万用表读数V 正 3.92 3.62 3.30 2.97 2.62 2.23 1.84 万用表读数V 反

3.92 3.60 3.27 2.91 2.54 2.15 1.80 0V V -正 3.72 3.42 3.10 2.77 2.42 2.03 1.64 0V V -反

3.72

3.40

3.07

2.71

2.34

1.95

1.60

用matlab得出以下结果：

端基线性度：3.6643

往返程重复性：1.8913

迟滞：1.9701

端基拟合直线：y=373/100 - (141*x)/800