1、0廣盤農亠島麒卷奴咅呀配傳感器與松胡1技術"實驗二十六光纖位移傳感器測位移特性實驗一、實驗目的：了解光纖位移傳感器的工作原理和性能。二、基本原理：光纖傳感器是利用光纖的特性研制而成的傳感器。光纖具有很多優異的性能，例如：抗電磁干擾和原子輻射的性能，徑細、質軟、重量輕的機械性能，絕緣、無感應的電氣性能，耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學性能等，它能夠在人達不到的地方（如高溫區），或者對人有害的地區（如核輻射區），起到人的耳目的作用， 而且還能超越人的生理界限， 接 收人的感官所感受不到的外界信息。光纖傳感器主要分為兩類：功能型光纖傳感器及非功能型光纖傳感器（也稱為物性型和結構型）。功能型光纖傳

2、感器利用對外界信息具有敏感能力和檢測功能的光纖，構成“傳” 和“感”合為一體的傳感器。這里光纖不僅起傳光的作用，而且還起敏感作用。工作時利用 檢測量去改變描述光束的一些基本參數，如光的強度、相位、偏振、頻率等，它們的改變反 映了被測量的變化。由于對光信號的檢測通常使用光電二極管等光電元件，所以光的那些參數的變化，最終都要被光接收器接收并被轉換成光強度及相位的變化。這些變化經信號處理后，就可得到被測的物理量。應用光纖傳感器的這種特性可以實現力，壓力、溫度等物理參數的測量。非功能型光纖傳感器主要是利用光纖對光的傳輸作用，由其他敏感元件與光纖信息傳輸回路組成測試系統，光纖在此僅起傳輸作用。本實驗采用

3、的是傳光型光纖位移傳感器，它由兩束光纖混合后， 組成Y形光纖，半園分布即雙D分布，一束光纖端部與光源相接發射光束，另一束端部與光電轉換器相接接收光束。兩光束混合后的端部是工作端亦稱探頭，它與被測體相距d,由光源發出的光纖傳到端部出射后再經被測體反射回來，另一束光纖接收光信號由光電轉換器轉換成電量，如圖26 1所示。（a）光纖測位移工作原理(b)Y形光纖0廣盤農亠島麒卷奴咅呀配傳感器與松胡1技術"0廣盤農亠島麒卷奴咅呀配傳感器與松胡1技術"圖26 1 Y形光纖測位移工作原理圖傳光型光纖傳感器位移量測是根據傳送光纖之光場與受訊光纖交叉地方視景做決定。當移垃0 廣家農工疥敢業牧末

4、歧配 傳薦黑與檢測技術口光纖探頭與被測物接觸或零間隙時（d=0），則全部傳輸光量直接被反射至傳輸光纖。沒有提供光給接收端之光纖，輸出訊號便為“零”。當探頭與被測物之距離增加時，接收端之光纖接收之光量也越多， 輸出訊號便增大，當探頭與被測物之距離增加到一定值時，接收端光纖全部被照明為止，此時也被稱之為“光峰值”。達到光峰值之后，探針與被測物之距離繼續增加時，將造成反射光擴散或超過接收端接收視野。使得輸出之訊號與量測距離成反比例關系。如圖26 2曲線所示，一般都選用線性范圍較好的前坡為測試區域。圖26 2光纖位移特性曲線三、器件與單元：主機箱中的土 15V直流穩壓電源、電壓表；Y型光纖傳感器、光纖

5、傳感 器實驗模板、測微頭、反射面 （拋光鐵圓片）。四、實驗步驟：1、觀察光纖結構：二根多模光纖組成Y形位移傳感器。將二根光纖尾部端面（包鐵端部）對住自然光照射，觀察探頭端面現象，當其中一根光纖的尾部端面用不透光紙擋住時， 在探頭端觀察面為半圓雙 D形結構。2、按圖26 3示意安裝、接線。安裝光纖：安裝光纖時，要用手抓捏兩根光纖尾部 的包鐵部分輕輕插入光電座中 ，絕對不能用手抓捏光纖的黑色包皮部分進行插拔，插入時不 要過分用力，以免損壞光纖座組件中光電管。測微頭、被測體安裝：調節測微頭的微分筒到5mm處（測微頭微分筒的0刻度與軸套5mm刻度對準）。將測微頭的安裝套插入支架座安 裝孔內并在測微頭的測桿上套上被測體（鐵圓片拋光反射面），移動測微頭安裝套使被測體的反射面緊貼住光纖探頭并擰緊安裝孔的緊固螺釘。I直流穩壓電源*光電座3.8.fl.O光纖傳感器寶驗模板A-/1- I fll ;電壓表亍 gUV測懺頭廷: /卡型憫1頭圖26 3光纖傳感器位移實驗接線示意圖o r柔歡"敢如x呀憶 傳薦器與松測技術口3、 將主機箱電壓表的量程切換開關切換到20V檔，檢查接線無誤后合上主機箱電源開關。調節實驗模板上的 RW使主機箱中的電壓表顯示為0V。4、 逆時針調動測微頭的微分筒，每隔0.1mm（微分筒刻度010、1020”）讀取電壓表顯示值填入表 26。表26光纖位移傳感器輸出電壓