实验六   光纤位移传感器原理

一:实验原理:

  本实验仪中所用的为传光型光纤传感器,光纤在传感器中起到光的传输作用，因此是属于非功能性的光纤传感器。光纤传感器的两支多模光纤分别为光源发射及接收光强之用，其工作原理如图(22)所示。

光纤传感器工作特性曲线如图(23)所示。一般都选用线性范围较好的前坡为测试区域。

二:实验所需部件:

  光纤、光电变换器、放大稳幅电路、红外发射及检测电路（光纤变换电路内）、反射物（电机叶面）、电压表.

三:实验步骤:

1.       观察光纤结构：一支发射、另一支为接收的多模光纤为半圆形结构，光纤质量的优劣可通过对光照射观察光通量得出结论。

2.       光电传感器内发射光源是近红外光,接收近红外信号后经稳幅及放大。判断光电变换器中两个安装孔位置具体为发射还是接收可采用如以下办法:

将光纤变换器电压输出端接电压表输入端，光电变换块四芯航空插头接入光纤变换器四芯插座，将双支光纤的其中一根插入光电变换块中的一孔，观察电压表输出情况。将接通电源的红外发光管靠近光纤探头，如VO端有电压输出则此孔为接收放大端，如单独插入另一孔,光纤探头靠近接通电源的红外光敏三极管,探测电路动作则说明此孔为红外光源发射。

3.       将两根光纤均装入光电变换块,装入时注意不要过分用力,以免影响到变换块中光电管的位置。分别将光纤探头置于全暗无反射和对准较强光源的照射，光纤变换器输出电压应分别为零和最大值。

四:注意事项:

    光纤三端面均经过精密光学抛光,其端面的光洁度直接会影响光源损耗的大小,需仔细保护。禁止使用硬物、尖锐物体碰触，遇脏可用镜头纸擦拭。如非必要，最好不要自行拆卸，观察光纤结构一定要在实验老师的指导下进行。

光纤传感器--------位移测试

一:实验所需部件:

  光纤、光电变换块、光纤变换电路、电压表、反射片(电机叶片)、位移平台

二:实验步骤:

1.       将光纤、光电变换块与光纤变换电路相连接,注意同一实验室如有多台光电传感器实验仪,由于光电变换块中的光电元件特性存在不一致,则光纤变换电路中的发射\接收放大电路的参数也不一致，故请做实验之前将光纤\光电变换块和实验仪对应编号,不要混用,以免影响正常实验。

2.       光纤探头安装于位移平台的支架上用紧定螺丝固定,电机叶片对准光纤探头,注意保持两端面的平行。

3.       尽量降低室内光照,移动位移平台使光纤探头紧贴反射面，此时变换电路输出电压Vo应约等于零。

4.       旋动螺旋测微仪带动位移平台使光纤端面离开反射叶片，每旋转一圈(0.5毫米)记录Vo值,并将记录结果填入表格,作出距离X与电压值mv的关系曲线。

5.       从测试结果可以看出,光纤位移传感器工作特性曲线如图(23)所示分为前坡Ⅰ和后坡Ⅱ。 前坡Ⅰ范围较小，线性较好。后坡工作范围大但线性较差。因此平时用光纤位移传感器测试位移时一般采用前坡特性范围。根据实验结果试找出本实验仪的最佳工作点。（光纤端面距被测目标的距离）

光纤传感器---转速与振动测试

一:实验所需部件:

  光纤、光电变换块、光纤变换电路、测速电机、电压/频率表、示波器

二:实验步骤:

1.       光纤变换电路中Fo端输出为整形电路输出，它可以将光纤探头所测到脉动信号整形为标准的5VTTL电平输出，以供仪器中的数据采集卡计数之用。根据实验十二的结果,将光纤探头安装与距电机反射叶片最佳工作点处。

2.       开启转速电机,调节转速，用示波器观察Vo端输出电压波形和经过整形的Fo端输出方波的波形，如Fo端无输出则可能是Vo端输出电压过高,可适当降低放大增益，直至FO端有方波输出为止。

3.       用示波器或频率计读出电机的转速。

4.       示波器探头接于光电变换器VO端，放大器增益置最大，根据实验十二结果，探头安装在距反射叶片的最佳工作点处。开启电源与旋转电机，调节示波器，以能稳定地观察输出波形为好。读出相邻输出波形峰值之差，根据位移测试标定结果，判断旋转电机叶片的抖动情况，得出电机转动是否平稳的结论。

三:注意事项：

测试电机叶片时输出电压峰值之差是比较小的，所以要特别注意背景光的影响。

第二篇：实验五 光纤位移传感器静态实验

实验五  光纤位移传感器静态实验

   实验目的：了解光纤位移传感器的原理结构、性能。

实验原理：反射式光纤位移传感器的工作原理如图3A所示，光纤采用Y型结构，两束多膜光纤一端合并组成光纤探头，另一端分为两束，分别作为光源光纤和接收光纤，光纤只起传输信号的作用，当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至光电转换器将接受到的光纤转换为电信号。其输出的光强决定于反射体距光纤探头的距离，通过对光强的检测而得到的位移量如图3A所示

图  3A

所需单元及部件：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)观察光纤位移传感器结构，它由两束光纤混合后，组成Y形光纤，探头固定在Z型安装架上，外表为螺丝的端面为半圆分布的光纤探头。

  (2)了解振动台在实验仪上的位置（实验仪台面上右边的圆盘，在振动台上贴有反射纸作为光的反射面。）

  (3)如图3B接线：因光/电转换器内部已按装好，所以可将电信号直接经差动放大器放大。F/V显示表的切换开关置2V档，开启主、副电源。

  (4)旋转测微头，使光纤探头与振动台面接触，调节差动放大器增益最大，调节差动放大器零位旋钮使电压表读数尽量为零，旋转测微头使贴有反射纸的被测体慢慢离开探头，观察电压读数由小-大-小的变化。

 (5)旋转测微头使F/V电压表指示重新回零；旋转测微头，每隔0.5mm读出电压表的读数，并将其填入下表：                                                                                                                     

                              

   (6)关闭主、副电源，把所有旋钮复原到初始位置

                         图   3B

 (7)作出V-△X曲线，计算灵敏度S=△V/△X及线性范围。