反射式光纤位移传感器特性实验

光纤传感器实验

实验5—5 光纤传感器实验人类进人21世纪，信息传递的方式也在悄然改变。

从两根电线传输一路电话到一根光纤传输几十、几百路电话，从海底电缆到欧亚光缆，光纤传递光信息的优点是显而易见的。

光在光纤中不断地被全反射传输，免受大气的干扰、散射，衰减大大减少，从而实现上百公里的远距离传输而不需要中间放大器。

光纤在信息传输中的应用已为人们所熟知，但将光纤用作传感器却了解不多，该实验将介绍反射式光纤位移传感器，增强对光纤传感器的了解。

光纤传感器是一种新型传感器，随着其技术的日益发展，应用越来越广泛。

光纤传感器的机理是外界物理量的变化导致光纤参数的相应改变，例如应力或温度变化时，会引起光纤长度和折射率的变化，从而形成光纤应变或温度传感器。

光纤传感器具有许多优点：重量轻、灵敏度较高；几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意形状的光纤传感器；耐高温、耐化学腐蚀、耐水性好，还能高速率和大容量传输测得的信息，便于测试自动化和远距离传输；光纤传感器可以用于高压、电气、噪音、高温、腐蚀或其他的恶劣环境，并可实现非破坏和非接触测量，而且具有与光纤遥感技术的内在相容性。

目前，正在研制中的光纤传感器有磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流和压变等类型的光纤传感器。

【实验目的】1.了解光纤、光纤传感器的基本概念。

2.了解反射式光纤位移传感器的基本原理。

3.测量并绘出输出电压与位移特性曲线。

4.了解利用反射式光纤位移传感器测量转盘转速和振动频率的工作原理。

【实验原理】Array1.光纤的基本知识1)光纤的基本结构光纤（Optic Fiber）是光导纤维的简称，一般由纤芯、包层、涂敷层与护套构成，是一种多层介质结构的对称性柱体光学纤维。

光纤的一般结构如图5-5-1所示。

纤芯和包层为光纤结构的主体，对光波的传播起着决定性作用，其中纤芯是光密媒质，包层是光疏媒质。

涂敷层与护套则主要用于隔离杂散光，提高光纤强度，保护光纤。

实验五反射式光纤位移传感器实验

实验五反射式光纤位移传感器一、实验目的了解反射式光纤位移传感器的结构，学习和掌握最简单、最基本的光纤位移传感器的原理和应用。

二、基本原理反射强度调制式光纤传感器具有准确、结构简单、价格低廉等优点，广泛应用于各种位移、压力和温度传感器中。

反射式光纤位移传感器的基本结构如图5-1所示，其中发射光纤通常由一根光纤构成，接收光纤有时候由单根光纤构成，而有些时候为了提高光的接收效率也经常由多根光纤构成。

本实验采用的传光型光纤，它是由两根光纤的一端熔合后组成的Y 型光纤，一根作为发射光纤，端部与光源相接发射光束；另一根作为接收光纤，端部与光电转换器相接接收反射光。

两根光纤熔合后的端部是工作端也称传感探头，截面为半圆分布即D 型结构。

由光源发出的光传到端部出射后再经被测体反射回来，由另一束光纤接收光信号经光电转换器转换成电压信号。

图5-1 反射式光纤位移传感器示意图传光型光纤反射式位移传感器的发射调制方法，可用等效分析法来分析。

首先，画出接收光纤关于反射体的镜像，然后计算出该镜像接收光纤在发射光纤纤端光场中所接收到的光强值，最后将该光强值乘以反射体的反射率R ，作为传感器的最后输出光强。

如图5-2中的a 图所示。

接收光纤的镜像坐标即它的等效坐标位置为F （2z ，d ），这里z 为发射接收光纤的端面与反射体之间的距离，d 为发射光纤轴心到接收光纤轴心之间的距离，由此可以获得接收光纤接收到的光强为：]])/(1[exp[])/(1[)(22/30202222/3020c c tg a z a d tg a z RI z I θζσθζσ+-⋅+= 其中，0I 为光源的光强，σ为表征光纤折射率分布的相关参数，对于阶跃折射率光纤，它的值为1，0a 为光纤的纤芯半径，ζ为光源种类及光源与光纤耦合情况有关的调制参数，c θ为发射光纤的最大出射角。

此函数的曲线形状如图5-2中的b 图所示。

LED PINcouplerreflector图5-2 反射式强度调制光纤传感原理三、实验仪器光纤传感实验仪主机，Y 型光纤传感器，三维调节架。

光纤位移传感器静态实验报告

光纤位移传感器静态实验报告传感器实验报告--光纤传感器静态实验北京XXX大学实验报告课程（项目）名称：实验四光纤传感器静态实验学院：自动化专业：自动化班级：学号：姓名：成绩：2013年12月10日一、任务与目的了解光纤位移传感器的原理结构、性能。

二、原理（条件）反射式光纤位移传感器的光纤采用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。

三、内容与步骤(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；(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３１接线：因光/电转换器内部已按装好，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。

图３１(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0.5mm读出电压表的读数，并将其填入表格中。

(6)关闭主、副电源，把所有旋钮复原到初始位置。

(7) 作出V-ΔX曲线，计算灵敏度S=ΔV／ΔX及线性范围。

四、数据处理（现象分析）旋转测微头使贴有反射纸的被测体慢慢离开探头时，电压读数的变化见下表：作出V-ΔX曲线：由图表可知当旋转测微头使贴有反射纸的被测体慢慢离开探头时在距离0.5到2.5mm区间和6.5mm到9.5mm区间的线性度较好，经计算，0.5到2.(转载于: 写论文网:光纤位移传感器静态实验报告)5mm区间的灵敏度S=0.831V/mm，6.5mm到9.5mm区间的灵敏度S=0.147V/mm。

光纤传感器位移特性实验

黑龙江科技学院综合性、设计性实验报告实验项目名称：光纤传感器位移特性实验所属课程名称：传感器工程实践实验日期：2013年月日班级学号姓名成绩电气与控制工程学院实验室实验概述：【实验目的及要求】【实验目的】1、通过实验使学生掌握各种传感器的工作原理；2、掌握传感器的特性测试方法；3、掌握传感器的特性实验数据处理方法；4、培养和提高学生传感器特性测试系统设计和分析的能力；5、通过该课程的学习扩大学生知识面，为今后的研究和技术工作打下坚实的基础。

【设计要求】1、掌握传感器的工作原理、测量电路的原理；2、通过传感器特性系统的设计，多方面知识综合应用，全面提高能力；3、为今后从事传感器工程方面的工作打下基础。

【实验原理】1、传感器特性测试系统框图：2、传感器测量电路原理图：3、传感器特性测试系统的工作原理本实验采用的是导光型多模光纤，它由两束光纤组成半圆分布的Y型传感探头，一束光纤端部与光源相接用来传递发射光，另一束端部与光电转换器相接用来传递接收光，两光纤束混合后的端部是工作端亦即探头，当它与被测体相距Ｘ时，由光源发出的光通过一束光纤射出后，经被测体反射由另一束光纤接收，通过光电转换器转换成电压，该电压的大小与间距Ｘ有关，因此光纤传感器可用于测量位移。

【实验环境】（使用的软件）工具：直线位移执行器、光纤传感器、光纤传感器测量系统、数字电压表、测微头软件：特性软件SET2003实验内容：【实验方案设计】设计要点：光纤传感器是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。

由光发送器发出的光经源光纤引导至敏感元件。

这时，光的某一性质受到被测量的调制，已调光经接收光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，最后经信号处理得到所期待的被测量。

在光纤传感器特性测试实验中应注意以下几点：1）光纤位移传感器具有前坡（0→最大），后坡（最大→最小）的原始输出特性。

2）外界光对测量具有一定影响，操作时应避免人员走动产生的光干扰。

反射式光纤位移传感器测距原理实验

反射式光纤位移传感器测距原理实验一.实验目的1.了解光纤传输的基本原理2.了解反射式光纤传感器的一般原理结构、性能3.利用反射式光纤位移传感器测量出光强随位移变化的函数关系。

二.实验原理１．光导纤维与光纤传感器的一般原理图１光纤的基本结构光导纤维是利用光的完全内反射原理传输光波的一种介质。

如图１所示，它是由高折射率的纤芯和包层所组成。

包层的折射率小于纤芯的折射率，直径大致为０.１ｍｍ～０.２ｍｍ。

当光线通过端面透入纤芯，在到达与包层的交界面时，由于光线的完全内反射，光线反射回纤芯层。

这样经过不断的反射，光线就能沿着纤芯向前传播。

由于外界因素（如温度、压力、电场、磁场、振动等）对光纤的作用，引起光波特性参量（如振幅、相位、偏振态等）发生变化。

因此人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。

其原理如图２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。

图２反射式位移传感器原理图３反射式光纤位移传感器的输出特性实验仪器：SET-QX型光纤位移传感器实验箱。

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。

光纤位移压力传感特性的研究实验报告

光纤位移/压力传感特性的研究摘要：本实验主要研究LED 光源的I-P 特性，光纤纤端光场的径向分布，光纤纤端光场的轴向分布，反射式光纤位移传感，以及微弯式光纤位移传感的特性。

关键词：光纤 I-P 特性光场分布位移传感引言：近年来，光纤传输由于其宽频带，低消耗，重量轻，抗干扰能力强，保真度高等优点而被广泛应用于医学，装饰，汽车，船舶等诸多领域。

本实验采用控制变量的方法，定量研究光纤纤端光场的径向、轴向分布，以及反射式、微弯式光纤的位移传感特性，从而让学生更好地掌握光纤的传输特性和应用方式。

实验原理 • 原理 1、透射调制对于多模光纤，光纤端出射光场的场强分布由下式决定(,)23/222(/)1tan 002•exp 23/222(/)1tan 00I r z Z a a c r Z a a c πζσθζσθΦ=⎡⎤+⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎡⎤+⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦式中，0I 为由光源耦合进入发送光纤中的光强，(,)r z Φ为纤端光场中位置(,)r Z 处的光通量密度，σ为一表征光纤折射率分布的相关参数，对于阶跃光纤，1σ=，0a 为光纤芯半径，ζ为与光源种类、光源跟光纤耦合情况有关的调制参数，c θ为光纤的最大出射角。

如果将同种光纤置于发送光纤纤端出射光场中作为探测接收器时，所接收到的光强可表示为20(,)(,)exp 22()()Ir I r z r z ds ds z z s s πωω⎡⎤⎢⎥=Φ=⎰⎰⎰⎰⎢⎥⎣⎦式中3/2(/)()1tan 00z z a a c ωσζθ⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦式中，S 为接受光面，即纤芯面。

在光纤端出射光场的远场区，为简便计，可将接收光纤端面中心点处的光强作为整个纤芯面上的平均光强，在这种近似下，得到在接受光纤终端所探测到的光强公式为20(,)exp 22()()SIr I r z z z πωω⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎣⎦透射调制时，通常入射光纤面不动，而接收光纤可以作纵（横）向位移。

光纤位移压力传感特性的研究实验报告

光纤位移/压力传感特性的研究摘要：本实验主要研究LED 光源的I-P 特性，光纤纤端光场的径向分布，光纤纤端光场的轴向分布，反射式光纤位移传感，以及微弯式光纤位移传感的特性。

关键词：光纤 I-P 特性光场分布位移传感引言：近年来，光纤传输由于其宽频带，低消耗，重量轻，抗干扰能力强，保真度高等优点而被广泛应用于医学，装饰，汽车，船舶等诸多领域。

本实验采用控制变量的方法，定量研究光纤纤端光场的径向、轴向分布，以及反射式、微弯式光纤的位移传感特性，从而让学生更好地掌握光纤的传输特性和应用方式。

实验原理 • 原理 1、透射调制对于多模光纤，光纤端出射光场的场强分布由下式决定(,)23/222(/)1tan 002•exp 23/222(/)1tan 00I r z Z a a c r Z a a c πζσθζσθΦ=⎡⎤+⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎡⎤+⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦式中，0I 为由光源耦合进入发送光纤中的光强，(,)r z Φ为纤端光场中位置(,)r Z 处的光通量密度，σ为一表征光纤折射率分布的相关参数，对于阶跃光纤，1σ=，0a 为光纤芯半径，ζ为与光源种类、光源跟光纤耦合情况有关的调制参数，c θ为光纤的最大出射角。

如果将同种光纤置于发送光纤纤端出射光场中作为探测接收器时，所接收到的光强可表示为20(,)(,)exp 22()()Ir I r z r z ds ds z z s s πωω⎡⎤⎢⎥=Φ=⎰⎰⎰⎰⎢⎥⎣⎦式中3/2(/)()1tan 00z z a a c ωσζθ⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦式中，S 为接受光面，即纤芯面。

在光纤端出射光场的远场区，为简便计，可将接收光纤端面中心点处的光强作为整个纤芯面上的平均光强，在这种近似下，得到在接受光纤终端所探测到的光强公式为20(,)exp 22()()SIr I r z z z πωω⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎣⎦透射调制时，通常入射光纤面不动，而接收光纤可以作纵（横）向位移。

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。

实验二光纤传感器的位移测量

实验二光纤传感器的位移测量一、实验目的1，了解光纤传感器的结构和工作原理。

1、掌握反射式光纤传感器的工作原理；2、了解反射光的强弱与反射物与光纤探头的距离关系二、实验原理反射式光纤传感器工作原理如下图所示，光纤采用Y型结构，两束多模光纤合并于一端组成光纤探头，一束作为接受，另一束为光源发射，近红外二极管发出的近红外光经光源光纤照射至被测物，由被测物反射的光信号经接受光纤传输至光电转换器转换为电信号，反射光的强弱与反射物与光纤探头的距离成一定的比例关系，通过对光强的检测就可得知位置量的变化。

三、实验设备与器件1、光纤（光电转换器）2，光电变换器3，支架4，电压表5，示波器6，螺旋测微仪7，反射镜片。

四、实验内容1、观察光纤结构：本实验仪所配的光纤探头为半圆型结构，由数百根导光纤维组成，一半为光源光纤，一半为接受光纤。

2，连接主机与实验模块电源及光纤变换器探头接口，光纤探头装上探头支架，探头垂直对准反射片中央（镀鉻圆铁片），螺旋测微仪装上支架，以带动反射镜片位移。

3，开启主机电源，光电变换器V0端接电压表，首先旋动测微仪使探头紧贴反射镜片（如果表面不平行可稍许扳动光纤探头角度使两平面吻合），此时V0输出=0，然后旋动测微仪，使反射镜片离开探头，每隔2mm记录一数值并记录下表：4，位移距离如再加大，就可观察到光纤传感器输出特性曲线的前坡与后坡波形，作出V-X曲线，通常测量用的是线性较好的前坡范围。

五、实验注意事项1、光纤请勿成锐角曲折，以免造成内部断裂，端面尤要注意保护，否则会使光通量衰耗加大造成灵敏度下降。

2，每台仪器的光电转换器（包括光纤）与转换电路都是单独调配的，请注意与仪器编号配对使用。

3，实验时注意增益调节，输出量最大信号以3V左右为宜，避免过强的背景光照射。

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。

光纤传感器位移特性曲线X/mmU o /VX /mmU o /V光线位移传感器特性曲线五、数据记录与分析 1、数据记录表格 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-0.9mm4、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。

光纤端面光场分布测量与反射式光纤位移传感实验

实验一光纤纤端光场分布的测试随着光纤通信技术的发展，派生出了光纤传感技术，并且取得了快速的发展，光纤传感器已经在民用工程、航空航天和国防等领域得到了广泛的应用。

就外部调制型光纤传感器而言，如反射接收型、直接入射型和光闸型等，一般由入射光源光纤、调制器件以及接收光纤组成。

其中接收光纤所收集到的光强随外界物理扰动而变化，其光强响应特性曲线是这类传感器的设计依据，大多与光纤出射的光场相关。

因此，光纤出射光场的场强分布对于这类传感器的分析和设计至关重要，光纤纤端光场的分布是反射式光纤传感实验的基础。

通过纤端光场分布的测量可以给使用者以直观的印象，并且对光纤传光特性有一定的定性和定量的掌握；同时，它的测量涉及到光纤传感器的设计、使用方法等基本问题，具有重要意义。

一、预习重点(1) 光纤无源器件的结构组成与操作；(2) 光纤的传光特性、光纤传输的模式理论。

二、光纤纤端光场径向分布和轴向分布的测试(一) 实验目的1. 了解“光纤传感实验仪”的基本构造和原理，熟悉其各个部件、学习和掌握其正确使用方法；2. 定性了解光纤纤端光场的分布，掌握其测量方法、步骤及计算方法；3. 测量一种光纤的纤端光场分布，绘出纤端光场分布图。

(二) 实验仪器图1 光纤传感实验仪示意图光纤传感实验仪主机(如图1所示)、接收光纤(如图2所示)、发射光纤(如图3所示)、准三维调节架(如图4所示)。

LED －光源输出插座；PIN －光探测器输入插座；AUTO －自动步进键；PRO －编程控制键；UP 、DOWN －配合PRO 设定输出电流上下限；SET －设置键；UL 、DL 、mA 、mV 、μW －仪器显示状态指示灯。

图2 反射接收光纤组件图3 发射接收光纤组件图4 二维调整架(三) 实验原理按照光纤传输的模式理论，在光纤中光功率按模式分布。

叠加后的光纤纤端光场场强沿径向分布可近似由高斯型函数描写，称其为准高斯分布。

另外沿光纤传输的光可以近似看作平面波，此平面波在纤端出射时，可等价为平面波场垂直入射到步透明屏的圆孔表明上，形成圆孔衍射，实际情况接近于两者的某种混合。

反射式光纤位移传感器应用设计实验

不动、源输出稳定，经标定后，验装置不能光一实
改变．
测物的反射面（水银膜、璃镜面 …… ）反射光镀玻，
由接收光纤把接收光能照射光检测器（Ｉ管或ＰＮ光电三极管）进行光电转换，由显示器（字电压数表或示波器等）出输出电压（光电流）检测测或与
பைடு நூலகம் 物
理
实
验
第３卷１
采用发光二极管作为光源，过稳流后的发经光二极管（白光）射于发射光纤，接照射被或人直
收光纤接收的光量增多，关系直到接收光纤全此
部被照明为止，时也被称之为 “ 峰值 ” 此光．这一阶段就是图２中ｎ段，敏度高，６灵线性好，动态范围小，适于微位移的测量．测量中要求装置固定
ｓａｏｉｒｓ一）．ｎｃ（］ｃ）
设反射耦合到接收光纤光能ｅ发射光纤光能ｅ与。
的比值为Ｋ，即
Ｋ：一Ｓ
，
２反射式光纤传感器测位移原理
反射式光纤传感器可以用双光纤或二光纤束构成Ｙ形光导．图１双光纤组合探头测试原理为
信号，而实现对纸币的真假识别．从关键词：纤传感器；移；光位粗糙度
中图分类号：Ｐ１．４Ｔ２２１文献标识码：Ａ文章编号：０５４４（０１１ —０５０１０—６２２１）０００ —３

基于MATLAB处理的反射式光纤位移传感器特性实验

% hold on % plot(x(1:f_max_pos),f(1:f_max_pos),'DisplayName','反行程','LineWidth',2,'Color',[1 0 0]); % grid on % title('反射式光纤位移传感器 V-X 前坡曲线') % xlabel('位移(mm)') % ylabel('输出电压(mv)') % grid on % legend('正行程平均值','反行程平均值')
cum=cumsum(f_max_pos) f_max_pos=round(cum(length(f_max_pos))/2) end
% %% 绘制前坡 % figure % plot(x(1:z_max_pos),z(1:z_max_pos),'DisplayName','反行程','LineWidth',2,'Color',[0 1 0]);
ylabel('输出电压(mv)') grid on legend('正行程平均值','反行程平均值')
%% 计算迟滞 disp '迟滞:' delta_MAX=max(abs(z-f)) et=delta_MAX/abs(max(z1))
z_a=abs(z1-z2); z_b=abs(z1-z3); z_c=abs(z2-z3); max(z_a); delta_MAX=max([max(z_a),max(z_b),max(z_c)]) %% 计算重复性误差 eR disp '重复性误差 eR:' eR=delta_MAX/abs(max(z1))

光纤传感器实验

实验5—5 光纤传感器实验人类进人21世纪，信息传递的方式也在悄然改变。

从两根电线传输一路电话到一根光纤传输几十、几百路电话，从海底电缆到欧亚光缆，光纤传递光信息的优点是显而易见的。

光在光纤中不断地被全反射传输，免受大气的干扰、散射，衰减大大减少，从而实现上百公里的远距离传输而不需要中间放大器。

光纤在信息传输中的应用已为人们所熟知，但将光纤用作传感器却了解不多，该实验将介绍反射式光纤位移传感器，增强对光纤传感器的了解。

光纤传感器是一种新型传感器，随着其技术的日益发展，应用越来越广泛。

光纤传感器的机理是外界物理量的变化导致光纤参数的相应改变，例如应力或温度变化时，会引起光纤长度和折射率的变化，从而形成光纤应变或温度传感器。

光纤传感器具有许多优点：重量轻、灵敏度较高；几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意形状的光纤传感器；耐高温、耐化学腐蚀、耐水性好，还能高速率和大容量传输测得的信息，便于测试自动化和远距离传输；光纤传感器可以用于高压、电气、噪音、高温、腐蚀或其他的恶劣环境，并可实现非破坏和非接触测量，而且具有与光纤遥感技术的内在相容性。

目前，正在研制中的光纤传感器有磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流和压变等类型的光纤传感器。

【实验目的】1.了解光纤、光纤传感器的基本概念。

2.了解反射式光纤位移传感器的基本原理。

3.测量并绘出输出电压与位移特性曲线。

4.了解利用反射式光纤位移传感器测量转盘转速和振动频率的工作原理。

【实验原理】Array1.光纤的基本知识1)光纤的基本结构光纤（Optic Fiber）是光导纤维的简称，一般由纤芯、包层、涂敷层与护套构成，是一种多层介质结构的对称性柱体光学纤维。

光纤的一般结构如图5-5-1所示。

纤芯和包层为光纤结构的主体，对光波的传播起着决定性作用，其中纤芯是光密媒质，包层是光疏媒质。

涂敷层与护套则主要用于隔离杂散光，提高光纤强度，保护光纤。

反射光纤实验报告

反射光纤实验报告1. 引言反射光纤是一种基于全反射原理传输光信号的传感器。

由于其具有高灵敏度、实时性强以及抗干扰能力强等优点，在光通信、光传感、医疗等领域有着广泛的应用。

本实验旨在研究反射光纤的基本原理和性能特点。

2. 实验目的1. 学习反射光纤的原理和结构；2. 掌握反射光纤的光信号传输特性；3. 了解反射光纤的应用场景。

3. 实验仪器和材料- 反射光纤传感器- 反射光纤接口- 光源- 光功率计- 示波器- 多功能测试仪4. 实验步骤和结果4.1 反射光纤原理实验1. 将反射光纤接口连接到信号发生器输出端，并将光纤插入到接口中。

2. 将示波器与信号发生器相连，调整信号发生器的频率和振幅，观察示波器上光信号的波形变化。

实验结果：通过示波器观察到反射光纤中光信号的反射波形，验证了反射光纤基于全反射原理的工作原理。

4.2 反射光纤传输特性实验1. 将光源连接到反射光纤接口，并将接口与光功率计相连。

2. 改变光源的功率，记录不同功率下光功率计的读数。

3. 改变光源到反射光纤的距离，记录不同距离下光功率计的读数。

实验结果：通过光功率计读数的变化，得到反射光纤的传输损耗和传输距离的关系曲线。

4.3 反射光纤应用实验1. 将反射光纤连接到多功能测试仪，并设置相应的参数。

2. 针对特定的应用场景，如温度传感、压力传感等，进行相应的实验。

3. 记录测试仪器显示的数据，并进行分析和比较。

实验结果：根据测试仪器的数据分析得到反射光纤在不同应用场景下的性能表现和应用效果。

5. 结论本实验通过对反射光纤的原理和性能特点进行了研究和实验验证。

通过示波器观察到反射光纤中光信号的波形变化，验证了反射光纤基于全反射原理的工作原理。

通过光功率计的读数变化得到了反射光纤的传输损耗和传输距离的关系曲线。

同时，在不同的实际应用场景下，通过多功能测试仪的数据记录与分析，得出了反射光纤在不同应用场景下的性能表现和应用效果。

反射光纤作为一种应用广泛的光纤传感器，在光通信、光传感、医疗等领域都具有重要的应用前景。