文档介绍：光纤位移传感器实验一、实验目的 1 、了解光纤位移传感器工作原理及其特性; 2 、了解并掌握光纤位移传感器测量位移的方法。二、实验内容 1 、光纤位移传感器输出信号处理实验; 2 、光纤位移传感器输出信号误差补偿实验; 3 、光纤位移传感器测距原理实验; 4 、利用光纤位移传感器测量出光强随位移变化的函数关系; 5 、实验误差测量。三、实验仪器 1 、光线位移传感器实验仪 1 台 2 、反射式光纤 1 根 3 、对射式光纤 2 根 4 、连接导线若干 5 、电源线 1 根四、实验原理本实验仪通过光纤位移传感器位移测量实验,熟悉光纤结构特点及光纤数值孔径的定义,掌握光纤位移的测量原理,熟悉光路调整方法。本实验仪可以完成反射式和对射式光纤位移传感器实验,重点研究光纤位移传感器的工作原理及其应用电路设计。通常按光纤在传感器中所起的作用不同,将光纤传感器分成功能型( 或称为传感型) 和非功能型( 传光型、结构型) 两大类。功能型光纤传感器使用单模光纤,它在传感器中不仅起传导光的作用,而且又是传感器的敏感元件。但这类传感器大制造上技术难度较大,结构比较复杂,且调试困难。非功能型光纤传感器中,光纤本身只起传光作用,并不是传感器的敏感元件。它是利用在光纤端面或在两根光纤中间放置光学材料、机械式或光学式的敏感元件感受被测物理量的变化,使透射光或反射光强度随之发生变化。所以这种传感器也叫传输回路型光纤传感器。它的工作原理是:光纤把测量对象辐射的光信号或测量对象反射、散射的光信号直接传导到光电元件上, 实现对被测物理量的检测。为了得到较大的受光量和传输光的功率,这种传感器所使用的光纤主要是孔径大的阶跃型多模光纤。该光纤传感器的特点是结构简单、可靠,技术上容易实现,便于推广应用,但灵敏度较低,测量精度也不高光纤位移传感器实位移测量器件,利用光纤传输光信号的功能,根据检测到的反射光的强度来测量被测反射表面的距离。光纤位移传感器属于非功能型光纤传感器。相关参数: 1 、光源: 高亮度白光 LED ,直径 5mm 2 、探测器: 高灵敏度光敏三极管 3 、反射式光纤位移传感器光纤芯直径: Φ 1+ΦO. 265 × 16 长度: 50mm 检出距离: 50mm 最小检出距离: 0. 01mm 4 、对射式光纤位移传感器光纤芯直径: Φ1 长度: 50mm 检出距离: 50mm 最小检出距离: 0. 0lmm 5 、二维调节支架 13mm 移动距离,分辨率 0. 01mm 5 、电压表( 实验箱集成) 200mV 、 2V 、 20V 三档可调光纤位移传感器位移测量原理 1 .如图是反射式线性位移测量装置光从光源耦合到输入光纤射向被测物体,再被反射回另一光纤,由探测器接收。设两根光纤的距离为 d ,每根光纤的直径为 2a ,数值孔径为 N ,如图所示,这时= 由于θ=N ,所以式可以写为很显然,当 b<[ d/ 2tg( N)] 时,即接收光纤位于光纤像的光锥之外。两光纤的耦合为零,无反射进入接收光纤;当 b≥[ d/ 2tg(sin_1 Ⅳ)] 时, 即接收光纤位于光锥之内,两光纤耦合最强,接收光纤达到最大值。 d 的最大检测范围为 a / tg(N ) 。如果要定量的计算光耦合系数,就必须计算出输入光纤像的发光锥体与接收光纤端面的交叠面积,如图所示,由于接收光纤芯径很小,常常