光纤传感器最终版
光纤传感器
光纤传感器光纤传感器技术在现代科技领域中扮演着重要的角色。
本文将介绍光纤传感器的原理、应用领域以及未来发展趋势。
光纤传感器是一种利用光纤输送光信号并将其转换为传感信号的装置。
其工作原理基于光纤的光学特性，利用光的传输和反射来检测物理量的变化。
光纤传感器可以实现高灵敏度、高分辨率、快速响应和远程感知等特点，因此在许多领域得到广泛应用。
一种常见的光纤传感器类型是光纤光栅传感器。
光纤光栅传感器利用光栅的干涉效应来实现对物理量的测量。
光栅是将光纤纤芯中周期性的折射率变化引入的装置，在光的传播过程中形成干涉。
当光栅受到外界物理量的作用时，其折射率发生变化，从而引起干涉的变化，进而实现对物理量的检测。
光纤传感器的应用领域非常广泛，其中之一是环境监测领域。
光纤传感器可以用于测量温度、湿度、压力等环境参数，用于监测大气污染、水质污染、土壤质量等环境指标。
通过将光纤传感器网络部署在不同地点，可以实现对环境状况的实时连续监测，为环境保护提供重要数据支持。
另外，光纤传感器在基础设施安全领域也起着关键作用。
例如，光纤传感器可以应用于石油管道、天然气管道、电力输电线路等重要设施的监测和安全保护。
通过光纤传感器可以实现对温度、压力、振动等参数的监测，及时发现异常情况并采取措施，避免事故的发生。
光纤传感器还在医疗领域发挥着重要作用。
例如，在手术中，医生可以使用光纤传感器来监测患者的生命体征，如心率、血压等，并及时作出反应。
此外，光纤传感器还可以用于光学成像，如光纤内窥镜等，帮助医生进行精确的病灶检测和治疗。
未来，光纤传感器技术有望进一步发展。
一方面，随着光纤技术的不断革新，光纤传感器的性能将得到进一步提升。
例如，光纤传感器的灵敏度和分辨率将更高，响应速度将更快，从而满足更多领域对传感器的需求。
另一方面，光纤传感器的应用范围也将不断扩大，如在机器人技术、智能交通、航空航天等领域的应用都将成为可能。
这些发展将进一步推动光纤传感器技术的应用和创新。
第-十一章-光纤传感器
§11.0 光纤传感器概述 §11.1 光纤与光纤传感器 §11.2 功能型光纤传感器 §11.3 非功能型光纤传感器
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第11章 光纤传感器
• 光纤与光纤传感器 • 功能型光纤传感器 • 非功能型光纤传感器
光纤传感器的特点
• 灵敏度高 • 电绝缘性能好 • 抗电磁干扰 • 耐腐蚀、耐高温 • 体积小、重量轻
l
x Kl 2T h
h x
b
•△T:温度变化 •l：双金属片长度 • K：常数
光纤束 光 透 射 率 0
遮光板 双金属片
温度
50
光纤束
利用半导体光吸收的光纤温度传感器
2.4
禁 带 宽 度
相
GaP
对
光
GaAs 强
Si
InP
0
温度K 600
波μm
透 射 T1 率
T2 T3
光源 放大器
温度敏 感元件
2
2 T 2 1
ln R C1 ( 1 1 )
T 2 1
四、频率调制型光纤传感器
光学多普勒效应
光源
V
es
粒
子
e0
探测器
f f0
1 v e0
c
1 v e0
2
c
f
f 0 (1
v
e0 c
)
fs
f (1 v es ) c
fs
f0 (1
v
(es e0 ) ) c
1
E E
介质
H
光路
输电线
起偏器
I
激光器
I1 检偏器 I2
I1-I2 I1+I2
光纤传感器报告
光纤传感器报告摘要：光纤传感器是一种通过光纤进行信号传输和检测的先进传感器技术。
本报告旨在介绍光纤传感器的原理、分类、应用领域和未来发展方向。
1. 引言光纤传感器是一种基于光纤的传感器技术，可以实现对各种物理量、化学物质以及生物分子等的检测和测量。
相比于传统的电信号传感器，光纤传感器具有更高的精度、更快的响应速度和更大的测量范围。
2. 光纤传感器的原理光纤传感器的原理基于光的传输与调制。
通过向光纤中注入激光光源，并通过改变光的特性（如幅度、相位、频率等），来实现对被测量物的检测和测量。
光纤传感器可以通过测量光信号的衰减、相位变化、光纤长度变化等来判断被测量物的参数。
3. 光纤传感器的分类光纤传感器可以根据其工作原理和应用领域进行分类。
常见的光纤传感器包括干涉型光纤传感器、散射型光纤传感器和光纤光栅传感器等。
这些传感器在温度测量、压力测量、应力测量、化学物质检测等领域都有广泛的应用。
4. 光纤传感器的应用领域光纤传感器具有广泛的应用领域。
在航天航空领域，光纤传感器可以用于飞行器结构健康监测、燃气检测等。
在能源行业，光纤传感器可以用于油井监测、电力设备监测等。
此外，光纤传感器还被广泛应用于环境监测、医疗诊断、交通控制等领域。
5. 光纤传感器的未来发展方向光纤传感器的未来发展方向包括提高传感器的灵敏度、降低成本、增强传感器的可靠性和稳定性。
随着光纤传感器技术的不断创新和进步，传感器性能将进一步得到提升，应用领域也将不断扩大。
结论：光纤传感器作为一种先进的传感器技术，具有广泛的应用潜力。
通过不断提高传感器的性能和降低成本，光纤传感器将在更多领域。
《光纤传感器》PPT课件
芯中央开场向外随径向距离增加而逐渐减小,而在包层中折射
率保持不变。
阶跃折射率光纤
渐变折射率光纤
n (r)
n (r)
纤芯
n 1
n 2
折射率分布
包层
r (a )
r (b )
阶跃型：光纤纤芯的折射率分布各点均匀一致，称为多模光纤。
梯度型：折射率呈聚焦型，即在轴线上折射率最大，离开轴线那么逐步降 低，至纤芯区的边沿时，降低到与包层区一样。
siin n n 1 0 1 n n 1 2sirn 2 n 1 0 n 1 2 n 2 2s2 in r
n0为入射光线AB所在空间的折射率，一般为空气，故n０≈1，nl为纤芯折 射率，n2为包层折射率。当n０=1时
siinn1 2n2 2si2n r
当θr=90º的临界状态时，θi=θi0
〔2〕 按传播模式的多少分类
单模光纤:通常是指阶跃型光纤中的纤芯尺寸很小(通常 仅几微米)、光纤传播的模式很少、原那么上只能传送一种 模式的光纤(通常是芯径很小的低损耗光纤)。这类光纤传输 性能好(常用于干预型传感器),制成的传感器较多模传感器有 更好的线性、更高的灵敏度和动态测量范围。但单模光纤由 于纤芯太小、制造、连接和耦合都很困难。
3. 传播损耗
损耗原因：光纤纤芯材料的吸收、散射，光纤弯曲处的 辐射损耗等的影响。传播损耗〔单位为dB〕
Aa l 10g1I0 I
l—光纤长度； a—单位长度的衰减； I0—光导纤维输入端光强； I—光导纤维输出端光强。
与光纤耦合的电光与光电转换器件
实现电光转换的元件通常是发光二极管 或激光二极管。
光的全反射
当减小入射角时，进入介质2的折射光与分界面的夹角将 相应减小，将导致折射波只能在介质分界面上传播。对这
《光纤传感器》课件
频率调制型
通过外界物理量的变化引起光 纤中光的频率变化，从而实现 对外部参数的测量。
相位调制型
通过外界物理量的变化引起光 纤中光的相位变化，从而实现
对外部参数的测量。
光纤传感器的应用领域
工业自动化
用于监测温度、压力、流量、液位等参数， 实现工业过程的自动化控制。
环境监测
用于监测环境中的温度、湿度、压力、气体 浓度等参数，实现环境监测和治理。
光纤传感器在高温、低温或温度变化环境下保持性能的能力。高温度适应性传感器能够在更宽的温度范围内正常 工作，适用于各种恶劣环境。
湿度适应性
光纤传感器在潮湿、干燥或湿度变化环境下保持性能的能力。高湿度适应性传感器能够在更宽的湿度范围内正常 工作，适用于各种环境湿度条件。
05
光纤传感器的发展趋势与挑战
新材料与新技术的应用
光纤传感器
目录
• 光纤传感器概述 • 光纤传感器的技术原理 • 光纤传感器的设计与制造 • 光纤传感器的性能指标 • 光纤传感器的发展趋势与挑战 • 光纤传感器案例分析
01
光纤传感器概述
定义与工作原理
定义
光纤传感器是一种利用光纤作为敏感元件的传感器，能够检测和测量物理量、 化学量和生物量等参数。
新材料
新型光纤材料如掺铒光纤、光子晶体光纤等，具有更高的非线性效应和增益特性，提高了光纤传感器 的性能。
新技术
量子点、纳米线等新型纳米材料的应用，提高了光纤传感器的灵敏度和分辨率。
集成化与小型化的发展趋势
集成化
将多个光纤传感器集成在同一根光纤上，实现多参数、多维度的测量，提高了测量效率 和精度。
小型化
光纤压力传感器的应用案例
总结词
光纤压力传感器在石油、化工、航空航天等 领域有重要应用。
光纤传感器ppt课件
光纤传感器的原理结构及种类
光的传输原理
光导纤维传感器的类型
功能型光纤传感器
非功能型光纤传感器
光纤传感器的应用
光纤即光导纤维是20世纪70年代的重要发明之一，它与激光器、半导体探测器一起构成新的光学技术，创造了光电子学新领域。光纤的出现产生了光纤通讯技术，特别是光纤在有线通讯网的优势越来越突出，它为人类21世纪的通讯基础------信息高速公路奠定了基础，为多媒体（符号、数字、语言、图形和动态图象）通信提供了实现的必须条件。
光导纤维传感器的类型
光纤传感器的分类
按测量对象分类 ：分为光纤温度传感器、光纤浓度传感器、光纤电流传感器、光纤流速传感器。
按光纤中光波调制的原理分类 ：分为强度调制型光纤传感器、相位调制型光纤传感器、偏振调制型光纤传感器、频率调制型光纤传感器、波长调制型光纤传感器。
按光纤在传感器中的作用分类 ：分为功能型光纤传感器（FF型，function fiber）和非功能型光纤传感器（NFF型，non function fiber）
高纯度石英（sio2）玻璃纤维，这种材料的光损耗比较小。
多组分玻璃纤维，用常规玻璃制成，损耗较小。
塑料光纤，用人工合成导光塑料制成，其损耗较大，但质量轻，成本低，柔软性好，适用于短距离导光。
2、按折射率分布分类，有阶跃折射率型和梯度折射率型 1）阶跃型光纤（折射率固定不变）：指纤芯和包层折射率不连续的光纤。 2）梯度型光纤（纤芯折射率近似呈平方分布）：在中心轴上折射率最大，沿径向逐渐变小，界面处 n1=n2，n1的分布大多按抛物线规律，其关系式为： n1=n.(1-A.r2/2) n为纤芯中心折射率，如1.525 A为常数，如A=0.5mm-2 r为径向坐标 采用梯度折射率光纤时，光射入光纤后会自动从界面向轴心会聚，故也称为自聚焦光纤。
《光纤传感器 》课件
拉丝工艺
将光纤预制棒加热软化后 ，通过拉丝机拉制成连续 的光纤。
涂覆与保护
在拉制出的光纤表面涂覆 一层保护涂层，以提高光 纤的机械强度和耐腐蚀性 。
光纤传感器的封装工艺
光纤光栅封装
光纤传感器的密封与保护
将光纤光栅粘贴在特定的封装基底上 ，并使用环氧树脂等材料进行固定和 保护。
光纤传感器的应用领域。
光纤传感器的小型化与集成化
总结词
光纤传感器正朝着小型化与集成化的方向发展，以满 足现代科技领域对传感器尺寸和集成度的要求。
详细描述
随着微纳加工技术和光子集成技术的不断发展，光纤 传感器的小型化与集成化成为可能。小型化的光纤传 感器具有更小的体积和更高的可靠性，集成化的光纤 传感器则能够实现多个传感功能的集成，提高系统的 集成度和智能化程度。
光纤传感器的优点与局限性
优点
高灵敏度、抗电磁干扰、耐腐蚀、可 在恶劣环境下工作、可远程测量等。
局限性
对温度、压力、位移等物理量的测量 可能会受到其他因素的干扰，如弯曲 、振动等；同时，光纤传感器成本较 高，限制了其在某些领域的应用。
03
CHAPTER
光纤传感器的制造工艺
光纤的制备
01
02
03
预制棒制备
光纤传感器
目录
CONTENTS
• 光纤传感器概述 • 光纤传感器的技术原理 • 光纤传感器的制造工艺 • 光纤传感器在各领域的应用 • 光纤传感器的发展趋势与挑战 • 案例分析：光纤传感器在石油工业中的应用
01
CHAPTER
光纤传感器概述
定义与工作原理
定义
光纤传感器是一种利用光纤作为敏感元件的传感器，能够检 测和测量物理量（如温度、压力、位移等）的变化。
《光纤传感器》课件
光纤传感器的应 用：广泛应用于 航空航天、医疗、 工业等领域，如 光纤陀螺仪、光 纤温度传感器等
光的调制技术：通过改变光的强度、相位、频率等参数，实现对信息的编码和传 输
光纤传感器的工作原理：利用光的调制技术，将待测物理量转换为光信号，通过 光纤传输到接收端，进行检测和处理
光的调制技术在光纤传感器中的应用：通过光的调制技术，可以实现对温度、压 力、流量等物理量的高精度测量
工作原理：利用光纤对温度敏 感的特性进行测量
特点：精度高、响应速度快、 抗干扰能力强
应用实例：温度监测、温度控 制、温度补偿等
应用领域：广泛应用于工业、医疗、航空航天等领域 工作原理：通过光纤的折射率变化来测量压力 特点：高精度、高灵敏度、抗干扰能力强 应用实例：在飞机发动机、汽车发动机、液压系统中的应用
应用领域：广泛应 用于工业自动化、 机器人、航空航天 等领域
工作原理：利用光 纤的弹性和光学特 性，测量物体的位 移变化
特点：精度高、 响应速度快、抗 干扰能力强
实例：在汽车制造、 机械加工、电子设 备等领域的应用
应用领域：广泛应 用于石油、化工、 食品、医药等行业
工作原理：利用光 纤的折射率变化来 测量液位
提高灵敏度：通过优化光纤结构和材料，提高传感器的灵敏度 降低成本：通过优化生产工艺和材料选择，降低传感器的生产成本 提高稳定性：通过优化传感器设计和材料选择，提高传感器的稳定性和可靠性 提高兼容性：通过优化传感器设计和材料选择，提高传感器与其他设备的兼容性和互操作性
应用领域：工业、医疗、科研 等领域
量测量
应用领域：化 工、环保、食 品、医药等行
业
工作原理：利 用光纤对光的 敏感性，检测 液体或气体的
浓度
光纤传感器.pdf
第八章 光电式传感器
三、光栅传感器测量位移的原理
1、组成：光源、主光栅、指示光栅和光电器件 通过光电元件，可将莫尔条纹移动时光强的变化 转换为近似正弦变化的电信号，如图所示。 2、工作原理：
其电压为：
U Um U0 a c
U = U 0 + Um sin 2πx W
b
d
e
f
g
x
第八章 光电式传感器 • 光电元件输出电压与光栅的位移量x成正弦函 数关系 2πx
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未 细 分 与 细 分 的 波 形 比 较
(a) (b)
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第八章 光电式传感器
四、产品
位移
第八章 光电式传感器
量程：70mm～2170mm 精度：0.0005mm 量程：50mm～2200mm 精度：0.0001mm
第八章 光电式传感器
检测小物体
角位移
第八章 光电式传感器 1、增量式编码器结构及原理
第八章 光电式传感器 2、绝对式编码器原理 绝对式光电编码器是把被测转角通过读取码盘上 的图案信息直接转换成相应代码的检测元件。 绝对式光电编码器是在透明材料的圆盘上精确地 印制上二进制编码。
第八章 光电式传感器
三、码盘和码制
1、下图所示是一个6位的二进制码盘。 黑色不透光区和白色透光 区分别代表二进制的“0” 和“1”。在一个六位光电 码盘上，有六圈数字码 道，每一个码道表示二进 制的一位，里侧是高位， 外侧是低位，在360°范 围内可编数码数为26=64 个。
第八章 光电式传感器 2、 亮带与暗带之间的距离B
横向莫尔条纹的斜率
tan α = tan
θ
2
莫尔条纹间距
传感器期末最终版
判断题A 按传播模式多少可以将光纤分为单模和多模。
√G 光敏二极管在测光电路中应处于（ ）偏置状态。
C、反向B 把被测的非电量变化转为线圈互感量变化的传感器成为自感式传感器。
×G 光敏二极管在光照射时产生的电流称为（ ）。
C、光电流B 变气隙式传感器的电感量与气隙厚度的关系成正比的。
×G 光敏电阻的的工作原理是基于（ ）。
A、内光电效应B 铂热电阻用于高精度的温度测量和标准测温装置，主要用于测超高温。
×G 根据光纤在传感器中的作用，可分为功能型和非功能型。
功能型指的是光纤（ ）。
C、传光作用和敏感元件功能C 差动变压器结构是指将变压器的两个次级绕组正向串联连接。
×G 光纤的结构简单，主要是由（ ）和包层组成。
D、纤芯C 差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比,线性好、灵敏度提高一倍、测量精度高。
√G 光线在光纤中传播时存在能量衰减，哪项不属于能量损耗产生的原因：（ ）。
C、磁滞损耗C 超声波与微波传感器，都属于非接触式传感器。
√G 光纤传感器中，光电检测器是必不可少的器件，它起着把光信号变为（ ）的关键作用。
B、电信号C 超声波的指向性强，能量集中，但是穿透性弱。
×G 根据能量守恒定律，反射光与折射光的能量之（ ）等于入射光的能量。
A、和C 超声波是一种在弹性介质中的机械震荡，它的波形有纵波、横波和表面波三种。
√G 光纤传感器的工作原理是基于（ ）。
D、光的折射定律C 超声波单晶探头发射和接收是同一块晶片，但时间上有先后，需要分时工作。
√G 公式EH= KHIB cos θ中的角θ是指( )。
C、磁力线与霍尔薄片的垂线之间的夹角C 超声波双晶探头多用于表面波探伤，是由两个单晶探头组合而成。
×G 固态压敏电阻在某一方向上承受应力时，它的电阻值发生显著变化，这是由哪些方面因素发生显著变化而引起的（ ）。
D、电阻率C 超声波双晶探头是由两个单晶探头组合而成，可以同时工作。
透射式光纤传感器(最全版)PTT文档
纤芯直径。 光强度调制器的线性度和灵敏 度都很好
带有遮光屏的透射式光强调制结构
▪ 采用双透镜系统使入射光纤在出
射光纤上聚焦，遮光屏在垂直于 两透镜之间的光传播方向上下移 动。这种传感器光耦合计算方法 与反射式传感器是一样的.
▪ 在上述的简化分析限定范围内，
比值δ/r与可移动遮光屏及两透 镜问半径为r的光柱相交叠面积 的百分比α。
▪ 不用透镜的两光纤直接耦合系统，
结构虽然简单，但也能很好地工 作。只是接收光纤端面只占发射 光纤发出的光锥底面的一部分， 使光耦合系数减小，灵敏度也降 低一个数量级(r/dT)2。
遮光屏是由等宽度，交替排列着的透明区和不透 明区的光栅组成，其中一支为固定光栅，另一支 为可移动光栅。
▪ 在简ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的遮光屏透射式光强调制基础上，
还可以改进以提高测量的灵敏度。
▪ 利用两个周期结构的光栅遮光屏传感器，
通过一对光栅遮光屏的透射率，从50％(当 两个屏完全重叠时)变到零(当一个屏的不透 明条完全覆盖住另一个屏的透明部分)。在 此周期性结构范围内，光的输出强度是周 期性的。而且它的分辨率在光珊条纹间距 的10-6数量级以内。这是能够构成很灵敏、 很简单、高可靠的位移传感器的基础。
透射式光纤传感器
透射式光纤传感器的原理图
▪ 发射光纤与接收光纤对准，光强调制信号
加在移动的遮光板上，或者直接移动接收 光纤。使接收光纤只能收到发射光纤发出 的部分光，从而实现调制。图5-6（a）为 动光纤式光强调制模型，用来测量位移、 压力、温度等物理量。这些物理量的变化 使接收光纤的轴线相对于发射光纤错开一 段距离x.
❖ 该图为光纤温度测量系统示意方框图。它 主 要由光源驱动电路 、发光二极管入射光纤、感温 探头出射光纤、光电探测器及信号处理显示系统 构成 。
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课程设计
题目光纤传感器实验设计
二级学院光电信息学院
专业应用物理
班级110160101
学生姓名王洋学号11016010124
指导教师陶传义
考核项目设计50分平时成绩20分答辩30分得分
总分考核等级教师签名
光纤位移传感器设计实验
摘要：反射式光纤位移传感器是一种传输型光纤传感器。
光纤采用Ｙ型结构两束多模光纤，一端合并组成光纤探头，另一端分为两支，分别作为光源光纤和接收光纤。
光从光源耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射片，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接受到的光源与反射体表面性质、反射体到光纤探头距离有关。
当反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。
显然，当光纤探头紧贴反射片时，接收器接收到的光强为零。
随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。
反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量，具有探头小，响应速度快，测量线性化（在小位移范围内）等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。
关键词：光纤传感器
重庆理工大学课程论文作者：王洋
目录
摘要 (I)
前言 (1)
1.设计原理 (1)
1.1光导纤维与光纤传感器的一般原理 (1)
1.2反射式位移传感器的结构原理 (1)
2.实验内容 (3)
2.1实验仪器 (3)
2.2实验步骤 (3)
2.3实验结果 (5)
3.系统误差分析 (6)
3.1误差来源 (6)
3.2提高测量精度的措施 (6)
参考文献 (7)
前言
位移测量是多种物理量（如：振动、压力、应变、加速度、流量等）测量的基础。
通常有机械式测量、电磁测量及激光测量等方法。
机械式测量的精度低，速度慢，不适于在线测量；电磁式测量易受工厂电磁干扰；但是光学测量，不但速度快，而且精度高，且适用于微小的位移测量。
1设计原理
1.光导纤维与光纤传感器的一般原理
光导纤维主要是由二氧化硅构成，它利用光的完全内反射原理传输光波，是一种非常高效的传播介质。
如图1所示，光纤是由折射率高的纤芯和包层组成。
包层的折射率小于纤芯的折射率，光纤的直径为0.1mm~0.2mm。
由于纤芯的折射率比包层高，当光线由光纤端面进入纤芯时，在到达纤芯与包层的交界面时，光线就会完全内反射回纤芯层。
经过不断的完全反射，光线就能沿着纤芯向前传播。
许多外界因素（如压力、温度、电场、磁场、振动等）都可对光纤产生作用，从而引起光波特性参量（如相位、偏振态、振幅等）发生变化。
因此我们只要测出这些参量随外界因素的变化关系，就可以通过光特性参量的变化来检测外界因素的变化，这就是光纤传感器的基本工作原理。
2.反射式位移传感器的结构原理
反射式光纤位移传感器是一种传
输型光纤传感器。
其结构图如图2所
示，原理如图2.1所示。
光纤采用Ｙ型
结构，两束多模光纤，一端合并组成
光纤探头，另一端分为两支，分别作为光源光纤和接收光纤。
光从光源耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射片，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接受到的光源与反射体表面性质、反射体到光纤探头距离有关。
当反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。
显然，当光纤探头紧贴反射片时，接收器接收到的光强为零。
随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。
图3所示就是反射式光纤位移传感器的输出特性曲线，利用这条特性曲线可以通过对光强的检测得到位移量。
反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量，具有探头小，响应速度快，测量线性化（在小位移范围内）等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。
2实验内容
2.1实验仪器
光纤传感器实验模块（图a）振动源模块（图b）r型光纤头ZY12805B 传感器检测技术综合实验台(图c)
3.2实验步骤
1.观察光纤结构：光纤探头为半圆型结构，一半为光源光纤，一半为接收光纤。
2.装上光纤探头，探头对准反射片。
3.安装好测微头，将顶部的反射片擦拭干净，测微头旋至10mm左右，前后移
动测微头使反射片距光纤位移传感器约3mm，固定好测微头。
4.如图4，将发光二极管和光敏三极管连接到放大电路相应的位置上，补偿调
零电位器W1也接入到电路中，将第二级可变增益反相放大器的输出端GND
与J2分别与数字电压的负极和正级相连，把数字电压表置20V档，打开传
感器电源开关。
5.旋转测微头使反射片贴紧光纤传感器端面，调节“增益”电位器适中，调节
补偿调零电位器使数字电压表指示为零（粗调）。
6.减小数字电压表量程（2V/200mV），调节补偿调零电位器，进一步使数字
电压表指示为零（细调）。
7.电压表打到20V档，旋转千分尺，使反射面离开探头，每隔0.1mm读取一
电压值，填入表1。
8.据表1数据，做出光纤位移传感器的位移特性图（X-V坐标图）。
2.3实验结果
1.将实验结果记录在下表1。
2.由实验数据用matlab汇出位移特性图。
3系统误差分析
3.1误差来源
1.光反射面有污渍，光洁度不够高，光纤探头端与光反射面没有保持垂直。
2.旋转测微头时，由于操作不当导致的回程差。
3.电压表示数未稳定就记录示数。
4.环境的光线经过反射面进入接收光纤。
5.测量时，光纤折成锐角，影响光线传播。
3.2提高测量精度的措施
1.选用平整度较高的反射面，避免选用颜色暗淡的反射面，尽量使光纤探头与
光反射面保持垂直。
2.旋转测微头时，不要一次旋转过快，防止超过测量刻度而回旋产生的回程差。
3.待电压表示数稳定后再记录。
4.在实验时，关闭室内的灯光，使实验在较暗环境下进行。
5.保持光纤弯曲角大于90°。
参考文献：
[1]刘迎春,叶湘滨.传感器原理设计与应用[M].国防科技大学出版社,2004.
[2]刘瑞复,史锦珊主编.光纤传感器及其应用.北京机械出版社,1987.
[3]王慧文,江先进,赵长明等.光纤传感技术与应用[M].北京国防工业出版社,2001.
[4]王秀彦,吴斌,何存富等.光纤传感技术在检测中的应用与展望[J].北京工业大学学报,2004.
[5]李文植.光纤传感器的发展及其应用综述[J].科技创业月刊,2005.
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附录
Matlab程序：
x=0:0.1:8;
y=[0,0.02,0.12,0.61,1.35,2.29,3.05,3.65,4.25,4.93,5.37,5.49,5. 62,5.74,5.82,5.82,5.74,5.53,5.32,5.15,4.98,4.81,4.61,4.42,4.2 7,4.11,3.91,3.72,3.56,3.41,3.28,3.16,3.04,2.90,2.78,2.65,2.52, 2.39,2.28,2.20,2.16,2.08,1.97,1.87,1.81,1.75,1.70,1.63,1.55,1. 51,1.48,1.44,1.38,1.35,1.31,1.30,1.26,1.20,1.14,1.12,1.13,1.1 1,1.04,0.98,0.96,0.95,0.93,0.91,0.86,0.84,0.83,0.82,0.80,0.77, 0.76,0.75,0.74,0.72,0.68,0.66,0.65];
plot(x,y);
xlabel('X/mm');
ylabel('V(v)');
title('位移特性图');。