文档介绍：大学物理实验学期论文
光纤位移传感器工作特性研究
学院:信息科学与工程学院
班级:电信六班
学号:201300121078
姓名:李广鹏
日期:
摘要:
通过介绍关于光纤位移传感器工作特性研究的实验,了解光纤位移传感器的特性。
并且以测量纸张的厚度为例,介绍光纤位移传感器在厚度测量上的应用。
 
关键词:光纤;传感器;纸张;厚度 
 

光纤在通信、图像传输等方面的应用为人熟知。其实光纤传感器在工农业、科研等领域有着更为广泛的应用。
光纤床干起是利用光纤的转换功能或传输功能而研制的传感器。光纤的传输特性对某些外界条件的变化(如压力、应变、温度以及电磁场)较为敏感。
利用光纤的这些敏感反映可研制出相应的传感器,可用于温度、应力、应变、粗糙度等七十多种物理量的测量,被誉为“万能传感器”,具有其他传感器不可媲美的诸多优点。   
单根光导纤维的结构如图所示,它由纤芯、包层及护套组成,纤芯为直径很小的圆柱形透明电解质纤维(某种玻璃或塑料)制成。环绕纤芯的是一层圆柱形套层,称为包层。它的折射率与纤芯略有不同的玻璃或塑料制成,然后,用一层护套将它们包覆。光纤的导光能力取决于纤芯和包层的性能,光纤的强度由护套来维持。
 
 
 
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了解光纤位移传感器的工作特性。
学****Excel程序和计算器求斜率和相关系数。
学****用光纤位移传感器测量微小长度量。
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CSY998型传感器系统实验仪(右图),
塞尺,待测工件,导线等。
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如图所示为光纤位移传感器测量原理图。一束多股光纤(光源光纤)将光源发出的光投射到被测物体表面上,另一束多股光纤(接收光纤)用于接受被测物表面反射的光,两股光纤汇合处用有机玻璃固封,称作光纤位移传感器的探头。反射光经接收光纤、光电转换元件转换成电压信号后输出。输出电压的强弱决定于反射光强的大小。当光纤传感器探头的端口紧贴反射面时,光源光纤的出光口被挡住,接收光纤接收不到反射光,因此无电压信号输出,
随着反射面逐渐远离光纤探头端口,反射面被光纤发出的光照亮的区域A越来越大,发光光锥与接收光锥重合的面积B1越来越大,如图所示,传输到光敏元件上的光强逐渐变大,
传感器输出的电压信号也随之,接受光纤变大。当反射面移到某一位置时,接受光纤的整个端口C被全部照亮,因而输出电压达到最大值,称为“光峰点”。此
后当反射面继续远离时,尽管接收光纤的整个端口C仍然被全部照亮,由于单位面积内反射光的强度在减小,因而随着距离的增大,传输到光敏元件上的光强越来越小,传感器输出的电压值也就越来越小。
输出电压与距离的关系如图所示。光峰点之前的区段称为上升沿,光峰点之后的区段称为下降沿。在上升沿和下降沿,各有一个区域,输出电压与位移成线性关系。但上升沿斜率比较大,意味着电压对位移的变化比较敏感,灵敏度高,故可
以利用该区段测量微小直线位移。 
实际上,输出电压的大小不仅与传感器端口到反射面的距离有关,还与光源的发光强度、反射物体表面的反射率、电路增益、光路效率、光电转换效率等因素有关,当其他因素一定时,电压的大小只是位移的函数。
 
    当传感器端口到反射面的距离保持一定时,输出电压与反射面的反光能力有关,比如不同粗糙度的表面、不同光泽