透射式光纤位移传感器实验

实验三实验报告光纤位移传感器特性实验的数据处理

实验报告：实验三光纤位移传感器特性实验的数据处理1.针对实验一的测量数据，利用Matlab语句（或C语言），计算重复试验数据各校准点的平均值，采用一元线性回归分析方法，找出光纤位移传感器输出电压V（或y）与被测位移x之间的经验公式，即得到拟合的回归直线。

拟合图像：拟合直线方程：y=-5.732667e+01+2.274630e+03x代码如下：clc; clear;x=[0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0];data=[146 386 606 825 1060 1287 1505 1726 1933 2130;147 401 648 885 1135 1370 1609 1842 2030 2250;149 380 605 826 1038 1259 1477 1707 1930 2080;149 400 644 874 1123 1357 1599 1827 2020 2220;150 384 605 831 1060 1289 1490 1729 1944 2130;146 408 651 885 1139 1376 1605 1831 2030 2250;149 373 592 831 1052 1289 1496 1730 1939 2120;141 402 644 878 1130 1362 1603 1833 2020 2250;153 389 609 838 1083 1307 1510 1736 1947 2140;143 401 642 889 1137 1370 1606 1840 2030 2250];%测量数据Each_Point_Average_Value=mean(data,1,'native');%每个点的测量数据的算术平均值N=length(Each_Point_Average_Value);%数据个数%数据处理第一题fprintf('\n计算回归方程并作图拟合\n');%以下以xt指代x，yt指代Each_Point_Average_Valuet1=0;%计算xtyt乘积和，最后乘以Nfor i=1:N;t1=t1+Each_Point_Average_Value(i)*x(i);endt1=t1*N;t2=0;%计算xt的和for i=1:N;t2=t2+x(i);endt3=0;%计算yt的和for i=1:N;t3=t3+Each_Point_Average_Value(i);endt4=0;%计算xt的平方和再乘以Nfor i=1:N;t4=t4+x(i)^2;endt4=t4*N;t5=0;%计算xt的总和的平方t5=t2^2;t6=t4/N;t7=t3;t8=t2;t9=t1/N;t10=t4;t11=t5;%计算b的回归值b=(t1-t2*t3)/(t4-t5);%计算b0的回归值b0=(t6*t7-t8*t9)/(t10-t11);%作数据分布图和回归曲线X=x;Y1=Each_Point_Average_Value;fprintf('回归方程：y=%d+%dx\n',b0,b);fprintf('以下作图\n');x_t=[0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0];Y2=b0+b*x_t;plot(X,Y1,'*',x_t,Y2)2.利用Matlab语句（或C语言），对所得到的一元线性回归方程进行方差分析，列出方差分析表；分析表如下所示：代码如下：%数据处理第二题和第三题：对回归方程进行方差分析和显著性检验fprintf('\n对回归方程进行显著性检验\n');Size_data=size(data);%计算data矩阵的规格%Size_data(1)为矩阵行数{m次测量}，Size_data(2)矩阵列数{N个点的测量}%以下分别计算lxx，lxy，lyy%计算lxxlxx=0;t1=0;for i=1:length(x);t1=t1+x(i)^2;endt2=0;for i=1:length(x);t2=t2+x(i);endt2=t2^2;lxx=t1-t2/length(x);%计算lxylxy=0;t1=0;t2=0;t3=0;for i=1:length(x);t1=t1+x(i)*Each_Point_Average_Value(i);endt2=0;for i=1:length(x);t2=t2+x(i);endt3=0;for i=1:length(Each_Point_Average_Value);t3=t3+Each_Point_Average_Value(i);endlxy=t1-(t2*t3)/length(x);%计算lyylyy=0;t1=0;for i=1:length(Each_Point_Average_Value);t1=t1+Each_Point_Average_Value(i)^2;endt2=0;for i=1:length(Each_Point_Average_Value);t2=t2+Each_Point_Average_Value(i);endt2=t2^2;lyy=t1-t2/length(Each_Point_Average_Value);%Size_data(1)为矩阵行数{m次测量}，Size_data(2)矩阵列数{N个点的测量} %计算回归平方和U和对应的自由度Vu及其对应的方差r_UU=0;U=Size_data(1)*(lxy/lxx)*lxy;Vu=1;r_U=U/Vu;%计算失拟平方和QL和对应的自由度Vql及其对应的方差r_QLQL=0;QL=Size_data(1)*lyy-U;Vql=Size_data(2)-2;r_QL=QL/Vql;%计算误差平方和QE和对应的自由度Vqe及其对应的方差r_QEQE=0;QE1=0;for i=1:Size_data(2)%NQE=QE+QE1;for j=1:Size_data(1)%mQE1=(data(j,i)-Each_Point_Average_Value(i))^2;endendQE;Vqe=Size_data(2)*(Size_data(1)-1);r_QE=QE/Vqe;%合成的总的离差平方和S及其对应的自由度VsS=U+QE+QL;Vs=Vu+Vqe+Vql;F_example=6.84;F1_example=2.70;F=(U/Vu)/(QE/Vqe);F1=(QL/Vql)/(QE/Vqe);F2=(U/Vu)/((QL+QE)/(Vql+Vqe));%%%%%%%%%%%%以下开始制作方差分析表%%%%%%%%%%%%%%data_excel=cell(5,6);title={'来源','平方和','自由度','方差','F','显著性'};%列表头excel_A={'回归','失拟','误差','总计'};excel_B=[U;QL;QE;S];%平方和数据excel_C=[Vu;Vql;Vqe;Vs];%自由度数据excel_D=[r_U;r_QL;r_QE];%方差数据excel_E=[F;F1];%F检验数据excel_F=[F_example;F1_example];%显著性参考值excel_G=['-'];%格式调整excel_B=num2cell(excel_B,3);excel_C=num2cell(excel_C,3);excel_D=num2cell(excel_D,3);excel_E=num2cell(excel_E,3);excel_F=num2cell(excel_F,3);excel_G=num2cell(excel_G,3);%整合数据data_excel(1,1:end)=title;data_excel(2:end,1)=excel_A;data_excel(2:end,2)=excel_B;data_excel(2:end,3)=excel_C;data_excel(2:4,4)=excel_D;data_excel(2:3,5)=excel_E;data_excel(2:3,6)=excel_F;data_excel(5,4)=excel_G;data_excel(4:end,5)=excel_G;data_excel(4:end,6)=excel_G;xlswrite('data_excel.xls',data_excel);%写入表格data_excel%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%3.利用Matlab语句（或C语言），对回归方程进行显著性检验，确定回归方程拟合的好坏，分析光纤位移传感器的误差。

光纤位移传感器实验报告

光纤位移传感器实验报告
实验报告
光纤位移传感器实验报告
一、实验目的
本次实验旨在掌握光纤位移传感器的原理和应用，通过实验了解其测量精度和稳定性。

二、实验原理
光纤位移传感器是一种基于菲涅尔衍射原理的传感器。

其基本原理是将激光光源照射到一根光纤上，光纤的端面形成一定的折射角，使得光束沿着光纤内部进行传输，当光纤存在位移时，光束经过光纤端面的折射角发生变化，从而产生了光程差。

通过检测光程差的变化，可以测量出位移的大小。

三、实验步骤
1.按照实验要求搭建实验装置，其中包括激光光源、光路系统、待测物体、光功率检测器等。

2.调节激光光源的位置和光路系统的组成，使得激光能够正常
发出。

3.将光纤位移传感器连接到待测物体上，确保其位置不变。

4.调整光纤位移传感器上的折射角，使得检测光束经过光纤后
能够与基准光束相互衍射。

5.通过光功率检测器检测检测光束的功率变化，计算出待测物
体的位移。

四、实验结果与分析
经过实验发现，光纤位移传感器在测量位移时具有较高的精度
和稳定性。

我们通过调整折射角和光纤的长度，可以进一步提高
其测量精度和稳定性。

在实验中我们还发现，光纤位移传感器对外界环境的干扰较小，可以在恶劣的环境下正常工作。

五、实验结论
通过本次实验，我们成功地掌握了光纤位移传感器的原理和应用，实验结果表明，光纤位移传感器具有较高的测量精度和稳定性，在工业生产和科学研究中具有广泛的应用前景。

光纤测位移实验报告

一、实验目的1. 理解光纤位移传感器的原理和结构。

2. 掌握光纤位移传感器的操作方法和数据处理技巧。

3. 通过实验验证光纤位移传感器的测量精度和稳定性。

二、实验原理光纤位移传感器是利用光纤的传输特性，将光信号作为信息载体，通过测量光信号的强度、相位、频率或偏振态等变化，实现对位移的测量。

本实验采用的光纤位移传感器为反射式光纤位移传感器，其工作原理如下：1. 激光光源发出的光经光纤传输到传感器探头。

2. 光探头将光束照射到被测物体表面，部分光被反射回来。

3. 反射光经光纤传输至光电转换器，将光信号转换为电信号。

4. 通过分析电信号的变化，可以计算出被测物体的位移。

三、实验仪器与设备1. 光纤位移传感器一套2. 激光光源一台3. 光电转换器一台4. 测微头一台5. 数显电压表一台6. 光功率计一台7. 光纤连接器若干8. 反射面一块9. 实验台一个四、实验步骤1. 搭建实验装置：将光纤位移传感器、激光光源、光电转换器等设备连接好，确保各部件连接牢固，信号传输畅通。

2. 调整激光光源：调节激光光源的输出功率，确保光信号强度适中。

3. 设置测微头：将测微头与被测物体固定，确保测微头能够精确测量被测物体的位移。

4. 调整光纤探头：将光纤探头放置在测微头前端，确保光纤探头与被测物体表面紧密接触。

5. 数据采集：启动实验设备，观察数显电压表和光功率计的读数，记录被测物体的位移和相应的电信号变化。

6. 数据处理：根据实验数据，分析光纤位移传感器的测量精度和稳定性。

五、实验结果与分析1. 测量精度：通过多次实验，分析光纤位移传感器的测量精度。

实验结果表明，光纤位移传感器的测量精度较高，能够满足实际应用需求。

2. 稳定性：观察光纤位移传感器的输出信号，分析其稳定性。

实验结果表明，光纤位移传感器的输出信号稳定，具有良好的重复性。

3. 影响因素：分析实验过程中可能影响测量结果的因素，如光纤连接质量、环境温度等。

六、实验结论1. 光纤位移传感器是一种可靠的位移测量工具，具有测量精度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点。

实验07(光纤传感器的位移测量及数值误差分析实验)实验报告

实验报告：实验07（光纤传感器的位移测量及数值误差分析实验）实验一：光纤传感器位移特性实验一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能，测量其静态特性实验数据。

学会对实验测量数据进行误差分析。

二、基本原理：本实验采用的是传光型光纤，它由两束光纤混合后，组成Y 型光纤，半园分布即双D 分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。

两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测体相距X，由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体反射回来，另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量，而光电转换器转换的电量大小与间距X 有关，因此可用于测量位移。

三、器件与单元：主机箱、光纤传感器、光纤传感器实验模板、测微头、反射面。

四、实验数据：实验数据记录如下所示：表1光纤位移传感器输出电压与位移数据实验二：随机误差的概率分布与数据处理1.利用Matlab语句（或C语言），计算算术平均值和标准差（用贝塞尔公式）clc; clear;l=[20.42 20.43 20.40 20.43 20.42 20.43 20.39 20.30 20.40 20.43 20.42 20.41 20.39 20.39 20.40];%例2-22数据v0=l-mean(l)%残差列M1=mean(l)%算术平均值M2=std(l)%标准差计算结果数据分布2.利用Matlab语句（或C语言），用残余误差校核法判断测量列是否存在线性和周期性系统误差%残余误差校核法校核线性系统误差N=length(l)%原数组长度if(mod(N,2))%求数组半长K=(N+1)/2elseK=(N)/2endA1=0;delta=0;%delta=A1-A2for i=1:K;%计算前半部分残差和A1=A1+v0(i);endA2=0;for j=K+1:N;%计算后半部分残差和A2=A2+v0(j);endA1;A2;fprintf('Delta校核结果\n');delta=A1-A2%校核结果%阿贝-赫梅特准则校核周期性系统误差u=0for i=1:N-1;u=u+v0(i)*v0(i+1);endu=abs(u)if((u-sqrt(N-1)*M30)>0)fprintf('存在周期性系统误差\n');elsefprintf('未发现周期性系统误差\n');end运行结果可见delta近似于0，由马利克夫准则可知，此案例中应用的残余误差校核法无法确定是否存在系统误差。

光纤位移传感器实验

光纤位移传感器实验一、实验目的1、了解光纤位移传感器工作原理及其特性；2、了解并掌握光纤位移传感器测量位移的方法。

二、实验内容1、光纤位移传感器输出信号处理实验；2、光纤位移传感器输出信号误差补偿实验；3、光纤位移传感器测距原理实验；4、利用光纤位移传感器测量出光强随位移变化的函数关系；5、实验误差测量。

三、实验仪器1、光线位移传感器实验仪1台2、反射式光纤1根3、对射式光纤2根4、连接导线若干5、电源线1根四、实验原理本实验仪通过光纤位移传感器位移测量实验，熟悉光纤结构特点及光纤数值孔径的定义，掌握光纤位移的测量原理，熟悉光路调整方法。

本实验仪可以完成反射式和对射式光纤位移传感器实验，重点研究光纤位移传感器的工作原理及其应用电路设计。

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用单模光纤，它在传感器中不仅起传导光的作用，而且又是传感器的敏感元件。

但这类传感器大制造上技术难度较大，结构比较复杂，且调试困难。

非功能型光纤传感器中，光纤本身只起传光作用，并不是传感器的敏感元件。

它是利用在光纤端面或在两根光纤中间放置光学材料、机械式或光学式的敏感元件感受被测物理量的变化，使透射光或反射光强度随之发生变化。

所以这种传感器也叫传输回路型光纤传感器。

它的工作原理是：光纤把测量对象辐射的光信号或测量对象反射、散射的光信号直接传导到光电元件上，实现对被测物理量的检测。

为了得到较大的受光量和传输光的功率，这种传感器所使用的光纤主要是孔径大的阶跃型多模光纤。

该光纤传感器的特点是结构简单、可靠，技术上容易实现，便于推广应用，但灵敏度较低，测量精度也不高光纤位移传感器实位移测量器件，利用光纤传输光信号的功能，根据检测到的反射光的强度来测量被测反射表面的距离。

光纤位移传感器属于非功能型光纤传感器。

相关参数：1、光源：高亮度白光LED，直径5mm2、探测器：高灵敏度光敏三极管3、反射式光纤位移传感器光纤芯直径：Φ1+ΦO．265×16长度：50mm检出距离：50mm最小检出距离：0．01mm4、对射式光纤位移传感器光纤芯直径：Φ1长度：50mm检出距离：50mm最小检出距离：0．0lmm5、二维调节支架13mm移动距离，分辨率0．01mm5、电压表(实验箱集成)200mV、2V、20V三档可调光纤位移传感器位移测量原理1．如图是反射式线性位移测量装置光从光源耦合到输入光纤射向被测物体，再被反射回另一光纤，由探测器接收。

光纤位移传感器实验报告

光纤位移传感器实验报告光纤位移传感器实验报告引言光纤位移传感器是一种基于光纤传输原理的高精度测量设备，广泛应用于机械、航空航天、电子等领域。

本实验旨在通过搭建光纤位移传感器实验装置，探究其原理和性能，并对其进行实际应用测试。

一、实验装置搭建实验装置主要由光源、光纤传输线、光纤接收器和信号处理器组成。

首先，将光源连接到光纤传输线的一端，然后将另一端连接到光纤接收器。

在实验过程中，需要保证光纤传输线的稳定性和光源的亮度。

信号处理器用于接收光纤传输线传输过来的信号，并将其转化为位移数值。

二、原理分析光纤位移传感器的工作原理基于光的传输特性。

光纤传感器通过测量光纤中的光信号的强度变化来确定位移的大小。

当物体发生位移时，光纤中的光信号会受到干扰，从而导致光强度的变化。

通过测量光强度的变化，可以计算出位移的数值。

三、性能测试1. 精度测试为了测试光纤位移传感器的精度，我们将其与一个标准测量仪器进行对比。

首先，我们将标准测量仪器测量得到的位移数值作为参考值，然后使用光纤位移传感器进行测量。

通过对比两者的测量结果，可以评估光纤位移传感器的精度。

2. 灵敏度测试光纤位移传感器的灵敏度是指其对位移变化的响应能力。

我们可以通过改变物体的位移大小，然后观察光纤位移传感器的输出值来测试其灵敏度。

在实验中，我们可以逐渐增加物体的位移，然后记录下光纤位移传感器的输出值。

通过分析数据，可以得出光纤位移传感器的灵敏度。

3. 稳定性测试光纤位移传感器的稳定性是指其在长时间使用过程中的性能表现。

为了测试稳定性，我们可以将光纤位移传感器连接到一个振动平台上，然后进行长时间的振动测试。

通过观察光纤位移传感器的输出值，可以评估其在振动环境下的稳定性。

四、实际应用光纤位移传感器在实际应用中具有广泛的用途。

例如，在机械领域，光纤位移传感器可以用于测量机械零件的位移，以确保其工作正常。

在航空航天领域，光纤位移传感器可以用于测量飞机结构的变形，以确保飞机的安全性。

光纤传感器的位移测量与及数值误差分析实验

实验报告：实验07（光纤传感器的位移测量与及数值误差分析实验）实验一：光纤传感器位移特性实验一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能，测量其静态特性实验数据。

学会对实验测量数据进行误差分析。

二、基本原理：本实验采用的是传光型光纤，它由两束光纤混合后，组成Y 型光纤，半园分布即双D 分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。

两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测体相距X，由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体反射回来，另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量，而光电转换器转换的电量大小与间距X 有关，因此可用于测量位移。

三、器件与单元：主机箱、光纤传感器、光纤传感器实验模板、测微头、反射面。

四、实验数据：实验数据记录如下所示：表1光纤位移传感器输出电压与位移数据实验二：随机误差的概率分布与数据处理1.利用Matlab语句（或C语言），计算算术平均值和标准差（用贝塞尔公式）clc; clear;l=[20.42 20.43 20.40 20.43 20.42 20.43 20.39 20.30 20.40 20.43 20.42 20.41 20.39 20.39 20.40];%例2-22数据v0=l-mean(l)%残差列M1=mean(l)%算术平均值M2=std(l)%标准差计算结果数据分布2.利用Matlab语句（或C语言），用残余误差校核法判断测量列是否存在线性和周期性系统误差%残余误差校核法校核线性系统误差N=length(l)%原数组长度if(mod(N,2))%求数组半长K=(N+1)/2elseK=(N)/2endA1=0;delta=0;%delta=A1-A2for i=1:K;%计算前半部分残差和A1=A1+v0(i);endA2=0;for j=K+1:N;%计算后半部分残差和A2=A2+v0(j);endA1;A2;fprintf('Delta校核结果\n');delta=A1-A2%校核结果%阿贝-赫梅特准则校核周期性系统误差u=0for i=1:N-1;u=u+v0(i)*v0(i+1);endu=abs(u)if((u-sqrt(N-1)*M30)>0)fprintf('存在周期性系统误差\n');elsefprintf('未发现周期性系统误差\n');end运行结果可见delta近似于0，由马利克夫准则可知，此案例中应用的残余误差校核法无法确定是否存在系统误差。

光纤传感实验报告

实验一 LD光源的P-I特性曲线
本实验将所测电流数据作为横坐标，功率作为纵坐标，利用MATLAB编程，得到下图所示的P-I曲线：
实验结果分析：
通过比较在不同步长下的P-I特性曲线，我们发现，步长越小，曲线越趋于直线，即相对精度越高。

同理，步长越大，曲线失真度越严重。

实验二透射式横（纵）向光纤位移传感本实验采用发射光纤不动，接收光纤移动的办法，实现光纤被横向位移和纵向位移调制。

当z固定时，得到的是横向位移传感特性参数，当r取定（r=0）,则得到纵向位移传感特性函数。

下图是光纤芯径-相对光强图和强度调制图：
上图（1），纵坐标为相对光强，横坐标为r/D. D为光纤直径,其值为D=0.5nm
上图（2），纵坐标为相对光强，横坐标为z.
实验三反射式光纤位移传感
本实验是利用光纤传感实验系统构成的反射式光纤位移传感器，对微小位移量进行测量。

下图是反射式调制特性曲线图：
实验结果分析：
本实验由发射光纤发出的光照射到反射材料上，通过检测反射光的强度变化，就能测出反射体的位移。

光纤位移传感器测位移特性实验

实验二十六光纤位移传感器测位移特性实验一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能。

二、基本原理：光纤传感器是利用光纤的特性研制而成的传感器。

三、器件与单元：主机箱中的±15V直流稳压电源、电压表；Ｙ型光纤传感器、光纤传感器实验模板、测微头、反射面(抛光铁圆片)。

四、实验步骤：1、观察光纤结构：二根多模光纤组成Y形位移传感器。

将二根光纤尾部端面(包铁端部)对住自然光照射，观察探头端面现象，当其中一根光纤的尾部端面用不透光纸挡住时，在探头端观察面为半圆双D形结构。

2、按图安装、接线。

⑴安装光纤：安装光纤时，要用手抓捏两根光纤尾部的包铁部分轻轻插入光电座中,绝对不能用手抓捏光纤的黑色包皮部分进行插拔，插入时不要过分用力,以免损坏光纤座组件中光电管。

⑵测微头、被测体安装：调节测微头的微分筒到5mm处(测微头微分筒的0刻度与轴套5mm刻度对准)。

将测微头的安装套插入支架座安装孔内并在测微头的测杆上套上被测体(铁圆片抛光反射面)，移动测微头安装套使被测体的反射面紧贴住光纤探头并拧紧安装孔的紧固螺钉。

3、将主机箱电压表的量程切换开关切换到20V档，检查接线无误后合上主机箱电源开关。

调节实验模板上的R W、使主机箱中的电压表显示为0V。

4、逆时针调动测微头的微分筒，每隔0.1mm(微分筒刻度0～10、10～20……)读取电压线性度最好区域：5、根据表26数据画出实验曲线并找出线性区域较好的范围计算灵敏度和非线性误差。

实验完毕，关闭电源。

实验二十七光电传感器测转速实验一、实验目的：了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。

二、基本原理：光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实验装置是透射型的(光电断续器也称光耦)，传感器端部二内侧分别装有发光管和光电管，发光管发出的光源透过转盘上通孔后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有均匀间隔的6个孔，转动时将获得与转速有关的脉冲数，脉冲经处理由频率表显示ｆ，即可得到转速ｎ=10f。

光纤位移传感器性能测试试验目的1了解光纤位移传感器的原理

光纤位移传感器性能测试一、实验目的：1、了解光纤位移传感器的原理结构、性能。

2、了解光纤位移传感器的动态应用。

3、了解光纤位移传感器的测速应用。

二、实验内容：1、光纤传感器的静态实验；2、光纤位移传感器的动态应用实验；3、光纤位移传感器的测速应用实验；（一）光纤传感器的静态实验实验单元及附件：主副电源、差动放大器、F/V表、光纤传感器、振动台。

实验原理：反射式光纤位移传感器的工作原理如下图所示，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下图8-1所示图8-1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8-2接线：因光/电转换器内部已安装好，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0.05mm读出电压表的读数，并将其填入下表：△X（mm） 0.05 0.10 0.15 0.20 10.00指示（V）图8-2（二）光纤传感器的动态应用实验实验单元及附件：主、副电源、差动放大器、光纤位移传感器、低通滤波器、振动台、低频振荡器、激振线圈、示波器。

实验步骤：（1）了解激振线圈在实验仪上所在位置及激振线圈的符号。

光纤传感器的位移特性实验报告

光纤传感器的位移特性实验报告
本文将分析光纤传感器的位移特性实验，介绍器件本身的特性、参数设置、实验方法，测试数据以及实验结果。

光纤传感器是一种新兴的技术，它主要利用光纤的光学特性和检测技术来检测运动物体的物理位移，以及其他物理变化。

它具有小尺寸、低功耗、设备安装方便、非接触式等优点，可用于检测、控制和监视过程中的各种参数，在机器人技术、航空航天技术、发动机控制系统、安全监测、绿色能源等领域中有广泛的应用。

本实验使用的特定型号的光纤传感器器件是由XXX公司生产的，采用高精度表面贴装工艺，结构小巧，反应迅速，适合作为精密机械设备中的传感器使用。

此款器件采用单模光纤非接触式测量，最大位移量可达到±100mm，分辨率为1m以下，误差低于1%。

为了测试光纤传感器的位移特性，设计了一个由钢丝和支架组成的测试装置，将光纤传感器的光路安装在测试装置的两个固定点上，模拟了实际工作环境中的物理位移，测试装置还具有一定的可调性，可以满足不同的测试要求。

根据实验设计，将光纤传感器安装在协调测试装置上，通过实验室校验系统调节设备参数，如增益和温度，以保证测量结果的准确性，将器件设置为双轴平行模式，然后选择不同增益，模拟不同物理位移。

在每组测试中，模拟的位移值为10mm，20mm，30mm，40mm，50mm，60mm，70mm，80mm，90mm，100mm；每组测试都重复进行了三次，以获得有效的测量结果。

根据测量结果，绘制出光纤传感器的位移特性
图，将量测到的位移值与模拟的位移值进行比较，以确定光纤传感器的准确度。

实验结果表明，在测量范围内，光纤传感器的实测位移与模拟位移之间的误差在1μm以内，无论是在纵轴还是横轴方向，测量精度均达到了预期的要求。

光纤位移传感器实验报告

一、实验目的1. 理解光纤位移传感器的工作原理和结构。

2. 掌握光纤位移传感器的测量方法及其在位移检测中的应用。

3. 验证光纤位移传感器的准确性和可靠性。

二、实验原理光纤位移传感器是利用光纤的传输特性，通过测量光纤内传输光的变化来检测位移的一种传感器。

反射式光纤位移传感器是其中一种常见类型，其工作原理如下：1. 光源发射的光经光纤探头照射到被测物体表面。

2. 被测物体反射的光经接收光纤传输至光电转换元件。

3. 光电转换元件将光信号转换为电信号输出。

4. 根据电信号的强弱变化，计算被测物体的位移。

三、实验仪器与设备1. 光纤位移传感器2. 激光光源3. 光功率检测器4. 测微头5. 反射面6. 差动放大器7. 电压放大器8. 数显电压表9. 实验台四、实验步骤1. 搭建实验装置：将激光光源、光路系统、待测物体、光功率检测器等连接好。

2. 调节激光光源的位置和光路系统，使激光能够正常发出。

3. 将光纤位移传感器连接到光功率检测器，并调整其位置，使其与待测物体表面保持一定距离。

4. 旋转测微头，使光纤探头与待测物体表面接触，记录初始位移值。

5. 逐渐增加待测物体的位移，记录每个位移值对应的输出光功率。

6. 分析实验数据，绘制位移-光功率曲线，计算位移与光功率之间的关系。

五、实验结果与分析1. 通过实验，验证了光纤位移传感器在位移检测中的应用。

2. 实验结果表明，光纤位移传感器具有以下特点：- 高灵敏度：位移变化对光功率的影响较大，可以精确测量微小位移。

- 高稳定性：光纤传感器受外界环境干扰较小，具有较好的稳定性。

- 抗干扰能力强：光纤传感器对电磁干扰、温度变化等具有较强的抗干扰能力。

3. 实验数据表明，光纤位移传感器的输出光功率与位移之间存在线性关系，可以用于精确测量位移。

六、实验总结1. 通过本次实验，我们了解了光纤位移传感器的工作原理和结构。

2. 掌握了光纤位移传感器的测量方法及其在位移检测中的应用。

光纤位移传感器-位移测试实验.

3 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。 4 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。 5 旋动螺旋测微仪带动位移平台使光纤端面离开反ห้องสมุดไป่ตู้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,做出距离X与电压值 mV的关系曲线。
实验五
光纤位移传感器-位移测试实验（验证性）
实验所需部件: 光纤、光电变换器、放大稳幅电路、近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
光纤位移传感器工作原理图
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，两端合并处为半圆形结构，光纤质量的优劣可通过对光照射观察光通量的大小而得出结论。 • 2、光电传感器内发射光源是近红外光,接收电路接收近红外信号后经稳幅及放大输出。

实验三光纤位移传感器特性实验的数据处理

实验三光纤位移传感器特性实验的数据处理一、实验目的：编程计算光纤位移传感器静态特性各校准点的测量结果，对传感器标定，并分析该传感器的误差。

二、基本原理：1.拟合回归直线。

光纤位移传感器输出电压V （或y ）与被测位移x 大致成线性关系，基于重复试验数据各校准点的平均值，采用一元线性回归分析方法，找出两者之间的经验公式，即得到拟合的回归直线。

2．回归方程的方差分析。

将N 个试验点、每个试验点都重复m 次试验所得y 观测值的总的离差平方和S 分解得到回归平方和U 、误差平方和EQ 和失拟平方和L Q 。

总的离差平方和S 表示观测值之间的差异（称变差），回归平方和U 反映在y 总的变差中由于x 和y 的线性关系而引起y 变化的部分，误差平方和E Q 反映试验误差，失拟平方和LQ 反映非线性及其他未加控制因素的影响（通常称为模型误差）。

各种平方和及其相应的自由度可按下式计算：L E S U L E S U Q Q νννν=++=++， (1) 211()1N m ti S t i S y y Nm ν===-=-∑∑， (2) 21ˆ()1N t U t U m yy ν==-=∑， (3) E Q =211()(1)N m ti t Q E t i y y N m ν==-=-∑∑， (4)21ˆ()2N L t t Q L t Q m y y N ν==-=-∑， (5) 3. 回归方程的显著性检验。

用误差平方和EQ 对失拟平方和L Q 进行F1检验，确定回归方程拟合的好坏。

①若F1检验结果高度显著，说明失拟误差相对于试验误差不可忽略，即所选择的一元线性回归数学模型与实际不符合，说明该直线拟合得并不好；②若F1检验结果不显著，说明非线性误差（相对于试验误差）很小，或者基本上是由试验误差等随机因素引起的，可把失拟平方和L Q 和误差平方和EQ 合并，对回归平方和进行F2检验；③若F2检验结果显著，说明一元回归方程拟合得好；④对于给定的显著性水平a ，若F2检验结果不显著，很可能试验误差过大。

光纤位移传感器实验报告

光纤位移传感器实验报告篇一:光纤位移传感器测位移特性实验实验二十六光纤位移传感器测位移特性实验一、实验目的:了解光纤位移传感器的工作原理和性能。

二、基本原理:光纤传感器是利用光纤的特性研制而成的传感器。

三、器件与单元:主机箱中的?15V直流稳压电源、电压表;,型光纤传感器、光纤传感器实验模板、测微头、反射面(抛光铁圆片)。

四、实验步骤:1、观察光纤结构:二根多模光纤组成Y形位移传感器。

将二根光纤尾部端面(包铁端部)对住自然光照射，观察探头端面现象，当其中一根光纤的尾部端面用不透光纸挡住时，在探头端观察面为半圆双D形结构。

2、按图安装、接线。

?安装光纤:安装光纤时，要用手抓捏两根光纤尾部的包铁部分轻轻插入光电座中,绝对不能用手抓捏光纤的黑色包皮部分进行插拔，插入时不要过分用力,以免损坏光纤座组件中光电管。

?测微头、被测体安装:调节测微头的微分筒到5mm处(测微头微分筒的0刻度与轴套5mm刻度对准)。

将测微头的安装套插入支架座安装孔内并在测微头的测杆上套上被测体(铁圆片抛光反射面)，移动测微头安装套使被测体的反射面紧贴住光纤探头并拧紧安装孔的紧固螺钉。

3、将主机箱电压表的量程切换开关切换到20V档，检查接线无误后合上主机箱电源开关。

调节实验模板上的RW、使主机箱中的电压表显示为0V。

4、逆时针调动测微头的微分筒，每隔0.1mm(微分筒刻度0,10、10,20……)读取电压表显示值线性度最好区域:5、根据表26数据画出实验曲线并找出线性区域较好的范围计算灵敏度和非线性误差。

实验完毕，关闭电源。

实验二十七光电传感器测转速实验一、实验目的:了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。

二、基本原理:光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实验装置是透射型的(光电断续器也称光耦)，传感器端部二内侧分别装有发光管和光电管，发光管发出的光源透过转盘上通孔后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有均匀间隔的6个孔，转动时将获得与转速有关的脉冲数，脉冲经处理由频率表显示,，即可得到转速,=10f。

光纤位移传感器的动态实验一

光纤位移传感器的动态实验一（一）实验目的了解光纤位移传感器的动态应用。

（二）实验仪器DH-CG2000传感器系统实验仪（本实验所用部件包括：主、副电源、差动放大器、光纤位移传感器、低通滤波器、振动台、低频振荡器、激振线圈、示波器）（三）实验内容1. 了解激振线圈在实验仪上所在位置及激振线圈的符号。

2. 在静态实验的电路中接入低通滤波器和示波器，如图1接线。

图13. 将测微头与振动台的台面脱离，测微头远离振动台。

将光纤探头与振动台反射面的距离调整在光纤传感器工作点即线形段中点上（利用静态特性实验中得到的特性曲线，选择线形中点的位置为工作点，目测振动台的反射面与光纤探头端面之间的相对距离即线性区△X 的中点）。

4. 将低频振荡信号接入振动台的激振线圈上，开启主、副电源，调节低频振荡器的频率与幅度旋钮，使振动台振动且振动幅度适中。

5. 保持低频振荡器输出的p p V -幅度值不变，改变低频振荡器的频率（用示波器观察低频振荡器输出的p p V -值为一定值，在改变频率的同时如幅值发生变化则调整幅度旋钮值p p V -相同），将频率和示波器上所测的峰峰值（此时的峰峰值p p V -是指经低通后的p p V -）填入表格中，并作出幅频特性图。

6. 关闭主、副电源，把所有旋钮复原到原始最小位置。

（四）数据表格光纤位移传感器的动态实验二（一）实验目的了解光纤位移传感器的测速应用。

（二）实验仪器DH-CG2000传感器系统实验仪（本实验所用部件包括：电机控制、差动放大器、小电机、电压表、光纤位移传感器、直流稳压电源、主、副电源、示波器）（三）实验内容1.了解电机在实验仪上所在的位置及控制单元。

2.按图2接线，将差动放大器的增益置最大，电压表的切换开关置2V，开启主、副电源。

图23.将光纤探头移至电机上方对准电机上的反光纸，调节光纤传感器的高度，使电压表显示最大。

再用手稍微转动电机，让反光面避开光纤探头。

调节差动放大器的调零，使电压表显示接近零。

光纤传感器的位移特性实验

实验二十五光纤传感器的位移特性实验一、实验目的了解光纤位移传感器的工作原理和性能.二、实验内容用传光型光纤测位移.三、实验仪器光纤传感器、光纤传感器实验模板、数显单元、测微头、直流源、反射面（用电涡流传感器的铁测片做反射面）。

四、实验原理本实验采用的是传光型光纤,它由两束光纤混合后,组成Y型光纤，半园分布即双D型一束光纤端部与光源相接发射光束,另一束端部与光电转换器相接接收光束.两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测体相距X,由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体反射回来，另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量，而光电转换器转换的电量大小与间距X有关，因此可用于测量位移。

五、实验注意事项1、实验时注意光纤探头与反射面保持平行，调整光纤探头使其位于反射面的圆心上。

2、实验前应用纸巾擦拭反射面，以保证反射效果。

六、实验步骤1、根据图9－1安装光纤位移传感器，二束光纤插入实验板上的座孔上。

其内部已和发光管D及光电转换管T 相接。

图9－1 光纤传感器安装示意图2、将光纤实验模板输出端VO1与数显单元相连，见图9－2。

图9－2光纤传感器位移实验接线图3、调节测微头，使探头与反射面圆平板接触。

4、实验模板接入±15V电源，合上主控台电源开关，调RW使数显表显示值最小，然后微调测微头使数显表显示为0。

000（电压选择置2V档）。

5、旋转测微头，被测体离开探头,每隔0.05mm读出数显表值，将其填入下表：(实验结论:1、本实验每隔0.05mm是相对位置，起始值看做0。

05mm即可,无需从测微头上读绝对位置值。

每旋转0.05mm，输出的电压的增量应该大致相等.2、由于学生做实验可能不能正确的找到起始点，导致采集的数据不在线性范围内，从而影响数据采集的线性度,可以让学生从选取的起始点开始计数，多计几组数据,然后选取线性度较好的十组数据,填入下表。

3、如果只看本实验的线性情况，可选取十组较好的数据填入下表,若要看到光纤传感器的整个变化趋势，则至少应该记录25组数据，其V—X曲线见思考题答案)X（mm）V(v）6、根据上表数据,作光纤位移传感器的位移——输出曲线图。

光纤传感器的位移测量与及数值误差分析实验

实验报告：实验07（光纤传感器的位移测量与及数值误差分析实验）实验一：光纤传感器位移特性实验一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能，测量其静态特性实验数据。

学会对实验测量数据进行误差分析。

二、基本原理：本实验采用的是传光型光纤，它由两束光纤混合后，组成Y 型光纤，半园分布即双D 分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。

两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测体相距X，由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体反射回来，另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量，而光电转换器转换的电量大小与间距X 有关，因此可用于测量位移。

三、器件与单元：主机箱、光纤传感器、光纤传感器实验模板、测微头、反射面。

四、实验数据：实验数据记录如下所示：表1光纤位移传感器输出电压与位移数据实验二：随机误差的概率分布与数据处理1.利用Matlab语句（或C语言），计算算术平均值和标准差（用贝塞尔公式）clc; clear;l=[20.42 20.43 20.40 20.43 20.42 20.43 20.39 20.30 20.40 20.43 20.42 20.41 20.39 20.39 20.40];%例2-22数据v0=l-mean(l)%残差列M1=mean(l)%算术平均值M2=std(l)%标准差计算结果数据分布2.利用Matlab语句（或C语言），用残余误差校核法判断测量列是否存在线性和周期性系统误差%残余误差校核法校核线性系统误差N=length(l)%原数组长度if(mod(N,2))%求数组半长K=(N+1)/2elseK=(N)/2endA1=0;delta=0;%delta=A1-A2for i=1:K;%计算前半部分残差和A1=A1+v0(i);endA2=0;for j=K+1:N;%计算后半部分残差和A2=A2+v0(j);endA1;A2;fprintf('Delta校核结果\n');delta=A1-A2%校核结果%阿贝-赫梅特准则校核周期性系统误差u=0for i=1:N-1;u=u+v0(i)*v0(i+1);endu=abs(u)if((u-sqrt(N-1)*M30)>0)fprintf('存在周期性系统误差\n');elsefprintf('未发现周期性系统误差\n');end运行结果可见delta近似于0，由马利克夫准则可知，此案例中应用的残余误差校核法无法确定是否存在系统误差。