光纤传感器的位移特性

光纤传感器的位移特性实验报告

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

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。

三、需用器件与单元

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。

四、实验步骤

1、根据图1-6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1-6光纤传感器安装示意图

2、将光纤实验模板输出端V O1与数显单元相连，见图1-7。

图1-7光纤传感器位移实验接线图

2、调节测微头，使探头与反射面圆平板接触。

3、实验模板接入±15V电源，合上主控箱电源开关，调R W、使

数显表显示为零。

4、旋转测微头，被测体离开探头，每隔0.1mm读出数显表值，

将其填入表1-4。

表1-4光纤位移传感器输出电压与位移数据

X（mm）

V(v)

5、根据表9－1数据，作光纤位移传感器的位移特性，计算在量

程1mm时灵敏度和非线性误差。

五、实验数据处理

1、实验数据：

X(mm) 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 V（v）0.00 0.08 0.19 0.32 0.45 0.59 0.76 0.92 1.13 1.27 X(mm) 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 V（v） 1.39 1.50 1.59 1.65 1.70 1.78 1.84 1.88 1.91 1.91

X(mm) 2.00 2.10 2.20 2.30 2.40 2.50 2.60 2.70 2.80 2.90 V（v） 1.93 1.94 1.96 1.95 1.90 1.89 1.87 1.87 1.79 1.74 X(mm) 3.00 3.10 3.20 3.30 3.40 3.50 3.60 3.70 3.80 3.90 V（v） 1.73 1.70 1.68 1.65 1.54 1.50 1.48 1.46 1.42 1.34 X(mm) 4.00 4.10 4.20 4.30 4.40 4.50 4.60 4.70 4.80 4.90 V（v） 1.29 1.27 1.26 1.23 1.13 1.12 1.10 1.08 1.10 1.11

2、光纤传感器位移与输出电压特性曲线：

3、1mm时的灵敏度与非线性误差：

用最小二乘法拟合的直线为：

灵敏度为0.1458V/mm

在0.45mm处取最大相对误差为：0.07V

非线性误差为：

六、思考题

光纤位移传感器测位移时对被测体的表面有些什么要求？

答：表面要干净没有污点，而且光洁度要好；再因为一定要可以反射光，因此一定不能出现黑色表面的情况。