光纤温度传感器实验

光纤温度传感器实验
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
采用单模光纤，不仅在传感器中起到导光作用，而且是传感器的敏感元件。

然而，这
种传感器的制造技术难度大，结构复杂，调试困难。

在非功能性光纤传感器中，光纤本身
只起到光传输的作用，而不是传感器的敏感元件。

它使用光学材料、机械或光学敏感元件
放置在光纤端面上或两条光纤之间，以感受被测物理量的变化，从而使透射光或反射光的
强度发生相应的变化。

因此，这种传感器也称为传输环光纤传感器。

其工作原理是：光纤
将被测物体辐射的光信号或被测物体反射散射的光信号直接传输到光电元件，实现对被测
物理量的检测。

为了获得大量的光接收和传输功率，本传感器中使用的光纤主要是大口径
阶梯多模光纤。

光纤传感器结构简单可靠，技术上易于实现，易于推广应用，但灵敏度低，测量精度低。

本实验仪所用到的光纤温度传感器属于非功能型光纤传感器。

本实验仪主要研究导电光纤温度传感器的工作原理和应用电路设计。

在导电光纤压力
传感器中，光纤本身作为信号传输线，通过压力、电、光、电的转换实现压力测量。

主要
用于恶劣环境。

用光纤代替普通电缆传输信号，可以大大提高压力测量系统的抗干扰能力
和测量精度。

相关参数：1、光源
高亮度白色LED，直径5mm2，探测器
高灵敏度光敏三极管‘3、光纤：光纤芯直径φ1
4.温度源压力范围：10-80°C第二章实验指南I.实验目的
1、了解并掌握传导型光纤温度传感器工作原理及其应用二、实验内容
1.导电光纤温度传感光学系统组装调试实验2。

LED驱动和探测器接收实验3。

导电光纤温度传感器压力测量原理实验3。

实验仪器
1、光纤温度传感器实验仪1台
2、集成温度传感器1个
3、光纤1根
4、2#迭插头对
若干5、电源线1根
四、实验原理
图1是光纤温度传感器装置系统框图’
光纤温度传感器有两种类型：功能型和传输型。

功能性光纤温度传感器利用光纤本身
的特性，直接将光纤作为敏感元件，不仅感知信息，而且传输信息，从而实现光纤温度传感。

在传输型光纤温度传感器中，光纤本身作为信号的传输线，利用温度一电一光一光一
电的转换来实现温度的测量。

主要应用在恶劣环境中，用光纤代替普通电缆传送信号，可
以大大提高温度测量系统的抗干扰能力，提高测量精度。

l、通过按键实现仪器参数的修改和定时设定的人机对话。

首次使用本产品时，请详
细阅读以下操作流程。

下限设定状态上限设定状态上电开机正确接线
2.注：
①在第二设定状态，当at=0时，按set键时间超过5秒钟将退出设定状态，进入正
常控制状态。

② 在第二个设定状态下，当at=I时，按set键5秒以上，系统将退出设定状态，并
自动进入自整定优化状态
③在自整定工作状态，按set键后，系统将进入设定状态，并退出自整定状态，你若
要重回自整定状态时，则可把at再设置成1后退出。

④ 设置设置状态后，如果未遵循正确的操作，请在超过30秒后退出设置状态。

系统
将自动退出设置状态，您上次设置的参数将被宣布无效。

⑨ 如果要防止其他人修改参数，请将izi-I-，，：将Lok值设置为02
3、设定字符解释：
每次按set键后，以下字符依次出现。

根据不同的功能，您选择的乐器中可能不存在
某些字符。

字符soslshpscpdΓbΓLok名称主控设置下限绝对值设置上限绝对值设置上限
偏差值设置传感器校正设置范围0-99990-9999-20-201-9990-3600s0-3600s1-99s00：自校正停止01：自校正启动00：无锁定01：锁定除主控02外的其他设置：所有参数均已锁定说明：设置主控点的输入值，并设置下限（下限报警）点值大小设置上限（上限报警）点
值大小设置上限报警点高于主控设置点的差值进行校正传感器误差设置比例带的大小。

不
允许将其设置为零来设置积分时间。

当设置为0时，关闭积分功能以设置差分时间，当设
置为0时，关闭差分功能以设置输出切换周期，不允许设置为零出厂设置值1501002002022030继电器输出20其他输出2比例范围积分时间差时间比例循环自整定自
整定执行/关闭00设置锁定确定参数校正允许/不允许00 v注意事项
1、不得随意摇动和插拔面板上元器件和芯片，以免损坏，造成实验仪不能正常工作。

2.光纤传感器的弯曲半径不应小于3cm，以免断裂。

3、在使用过程中，出现任何异常情况，必须立即关机电以确保安全。

六、实验操作
1）导电光纤温度传感光学系统的组装与调试实验
1、集成温度传感器插入主机箱面板上散热块，连线按照颜色对应接入主
底盘温度传感器接口。

光纤的两端分别插入测试仪面板的发射孔和接收孔中。

2.连接
输出“uo”和“uo”⊥主盒上的“+”和“-”，以及“Ma”的上下插孔，根据颜色将电流
表的“+”和“一”输入插孔配对。

3、打开主机箱电源，再打开温控仪电源开关和致冷器开关。

调节温度，观察电压表
变化情况，分析原理，系统组装完成。

4、关闭电源。

2） LED驱动与探测器接收实验
i、集成温度传感器插入主机箱面板上散热块，连线按照颜色对应接入主机箱温度传
感器接口。

2.打开主机箱电源，然后打开温控器电源开关和冷却器开关。

取出传输端的光纤，观
察LED发出的光。

LED发出的光非常耀眼。

不要直视它。

将传输端光纤缓慢插入底部，观
察插入过程中电压表的变化，分析变化原因。

根据实验仪器面板上的探测器接收电路图，
分析了探测器的工作原理。

3.关掉电源。

3)传导型光纤温度传感器测温度原理实验
1.将集成温度传感器插入主机箱面板上的散热器中，并根据相应颜色将接线连接至主
机箱的温度传感器接口。

光纤的两端分别插入测试仪面板的发射孔和接收孔中。

2.连接输
出“uo”和“uo”⊥用电压表的“+”和“-”在主盒上，并根据颜色将上下插孔连接到电
流表的“+”和“-”。

3、打开主机箱电源，再打开温控仪电源开关和致冷器开关。

参考上述温度控制器的说明，a将温度控制器的控制温度设置为60。

c、加热到60度。

CI]英寸，调整WT2，使电流表的显示值约为8Ma。

B将温度控制器的控制温度设置为io。

c、当冷却到10℃时，调整WT1，使电流表的显示值约为4mA。

重复步骤a和B，以
便当温度在10℃和60℃之间变化时，电流表可以在4mA和8Ma之间变化。

注：发光器件
的最大电流不得超过20mA，但最大电流不得超过8mh。

4.温度从10℃开始，每5℃记录一
次电压表读数。

当温度在加热和冷却之间平衡时，即当温度控制器显示的温度稳定不变时，记录主箱电压表的读数，填写下表13-1，并根据实验数据绘制实验曲线。

温控仪(℃)电压表(v)温控仪(℃)电压表(v)表1
七、实验性思维问题
你认为造成温度值和电压表读数不是完全成线性的原因有哪些?
10℃40℃15℃45℃20℃50℃25℃55℃30℃60℃35℃。