光纤传感实验

光纤压力传感系统特性实验

一、实验目的：

了解光纤压力传感器的原理和应用。

二、实验仪器

主机箱、光纤温度/压力实验模板、气压表（监视气源压力）、三通引压胶管（连接气源﹑气压表与引压口）、光纤（单根装）。

三、实验原理

按照光纤在传感器中所起的作用，光纤传感器一般分为两大类：

1、传感型光纤传感器：利用光纤本身的特征把光纤直接作为敏感元件，既感知信息又传输信息，也称为功能型传感器。

2、传光型光纤传感器：利用其他敏感元件（如温度敏感元件、压力敏感元件等）感知待测量的变化，光纤仅作为光的传输介质，传输来自远处或难以接近场地的光信号。也称混合型传感器。

用压阻式扩散硅压力传感器，所测量的对象为气压。

四、实验步骤

1、按图1示意接线

①、将实验模板中的引压口用三通胶管连接主机的气压源﹑气压表。

②、将光纤插入实验模板的光纤口

③、将实验模板中的+15V、地﹑–15V接机箱中电压源的相应插孔中。

④、将实验模板中的mA处短接（或将主机箱中的电流表显示选择拨到20mA档后接入模板的mA处相应插孔中）

⑤、将主机箱的电压表拨到20V档，并与实验模板中的压力传感器输出端相应连接。

2、按下实验模板中的温度/压力转换开关，处于压力测量状态。

3、合上主机箱总电源和气源开关，调节主机箱气源开关边上的转子流量计旋扭，观察气压表气压显示跟随调节变化，不调节时能达到动态平衡显示某一个压力显示值。

4、转动主机箱中的转子流量计旋扭，使气压表显示4kpa时调节实验模板中的电位器w

(压力下限)，使主机箱的电压表显示0.40V。

p1

5、转动主机箱中的转子流量计旋扭，使气压表显示在20Kpa上，再调节模板中的电位器W

（压力上限）使主机箱的电压表显示2.00V.

p2

6、重复4和5步骤（至少循环3次），反复调节，使压力下限4kp对应0.40V，压力

上限20kpa对应2.00V。完成了压力量程上、下限的标定。注意W

p1（压力下限）、W

p2

（压

力上限），不能再碰。

图1 光纤压力传感实验接线示意图

7、将主机箱电压表由压力传感器输出端转接到光纤传感器输出端U

的相应插孔上，标

定光纤传感器输出转换电路，此时调节W

零点（光纤下限）和W

量程

（光纤上限）调节方法与过

程同4、5、6步骤（千万不能误调W

p1和W

p2，

要小心，否则前功尽弃，要重新标定前级电路）。

8、调节转子流量计旋扭观察气压表和光纤传感器输出U

的电压显示，读取记录以下数据。（注：若气压源漏气，压力不能升至18 Kpa，则每个1 Kpa测量一个数据。）

五、数据处理

根据测量数据，画出图P—V实验曲线，并分析计算最大误差，灵敏度，线性误差等指标。

线性误差：校准曲线与规定直线之间的最大偏差，即从零点到满量程之间连一条直线，

特性曲线与此直线之间的最大偏差。

光纤温度传感系统特性实验

一、实验目的

了解光纤温度传感器的原理与应用

二、实验仪器

主机箱、光纤温度/压力实验模板、温度源、光纤（单根装）。

三、实验原理

按照光纤在传感器中所起的作用，光纤传感器一般分为两大类：

1、传感型光纤传感器：利用光纤本身的特征把光纤直接作为敏感元件，既感知信息又传输信息，也称为功能型传感器。

2、传光型光纤传感器：利用其他敏感元件（如温度敏感元件、压力敏感元件等）感知待测量的变化，光纤仅作为光的传输介质，传输来自远处或难以接近场地的光信号。也称混合型传感器。

本实验模板为传光型光纤传感器，传感器为集成温度传感器（AD590），传感器将温度转变为电信号，进入模板中的集成电路放大处理后，再经过电压/电流转换将电压信号转换为电流信号，电流信号对发光二极管进行调制，被调制的光进入光纤传输后由光敏二极管接收转变为光电流，经集成运放电路处理转换为电压后输出。原理框图如下：

图1. 光纤温度传感器的原理图

AD590所处的温度源的温度由主机上的智能调节器和温度传感器Pt100控制。

四、实验步骤

1、按图12—1光纤温度、压力实验模板接线：

①实验模板中温度传感器处接入集成温度传感器AD590（温度实验传感器），上正下负。

②在实验模板中温度传感器输出处接主机箱中的电压表（显示选择打到2V档）。

③实验模板的mA处接主机箱中的电流表示，并且显示选择打到20mA档。

④实验模板的+15V、地、-15V接主机箱中的电压源的+15V、地、-15V的插孔中。

图2 光纤温度传感实验接线示意图

2、将实验模板上的按钮开关（温度/压力转换开关）处于温度测量状态。在实验模板的光纤口上插上光纤。

3、集成温度传感器AD590探头置于室内(暂时不要插入温度源中)，仔细调节实验模板中

（温度下限）使温度传感器输出的电压表显示室温（估计值），如估计室温25o C,则电的W

T1

）。

压表显示0.25V（调W

T1

4、打开主机箱总电源开关和温控仪电源开关（温度源的电源开关也合上）,设置温控仪的控制温度为100o C，让温度源达到动态平衡被控制在100o C左右。

温度源温度的设置如下：

(1)、按▲键并保持约3秒钟，PV窗显示“SP”，它对应温度控制仪的控制温度，用▼、▲键可改变参数值，使SV窗显示实验温度，如100o C

数点的位置，快速设置参数）

(2)、按SET键并保持约3秒钟，仪表进入参数设置状态；PV窗显示“AL-1”(上限)，它对应传感器工作的上限温度，修改参数值，使SV窗显示步骤(1) 所设置的温度值，此时智能