光纤传感器位移特性实验

光纤传感器位移特性实验报告

一、实验目的：

了解反射式光纤位移传感器的原理与应用。

二、实验仪器：

光纤位移传感器模块、Y型光纤传感器、测微头、反射面、直流电源、数显电压表。三、实验原理：

反射式光纤位移传感器是一种传输型光纤传感器。其原理如图36-1所示：光纤采用Ｙ型结构，两束光纤一端合并在一起组成光纤探头，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，射向反射面，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接收到的光源与反射体表面的性质及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面时，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。

图36-1 反射式光纤位移传感器原理图36-2 光纤位移传感器安装示意图四、实验内容与步骤

1．光纤传感器的安装如图36-2所示，将Y型光纤安装在光纤位移传感器实验模块上。探头对准镀铬反射板，调节光纤探头端面与反射面平行，距离适中；固定测微头。接通电源预热数分钟。

2．将测微头起始位置调到14cm处，手动使反射面与光纤探头端面紧密接触，固定测微头。

3．实验模块从主控台接入±15V电源，打开实验台电源。

4．将模块输出“Uo”接到直流电压表（20V档），仔细调节电位器Rw使电压表显示为零。

5．旋动测微器，使反射面与光纤探头端面距离增大，每隔０.1ｍｍ读出一次输出电压Ｕ值，并记录。

五、数据记录与分析

1、数据记录表格

X（mm）0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.0

Uo(V)0.080.180.280.400.520.640.750.870.97 1.06

光纤传感器位移特性曲线

X/mm

U o /V

X /mm

U o /V

光线位移传感器特性曲线2、用matlab 绘制的X -Uo 曲线图

3、由上图知光纤传感器大致的线性范围为：0.3mm -0.9mm

4、灵敏度和非线性误差的计算

拟合直线y = p1*x + p2 p1 = 1.1194 p2 = -0.040667 由图读出Δm=0.0376 故 灵敏度S ＝ΔU/ΔX =p1=1.1194v/mm

非线性误差δf =(0.0376/1.06) ×100％=3.54%

六、实验报告

1．根据所得的实验数据，确定光纤位移传感器大致的线性范围，并给出其灵敏度和非

线性误差。