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1、實驗五光纖傳感器位移特性及測速實驗
一、實驗?zāi)康?
了解反射式光纖位移傳感器的原理與應(yīng)用。了解光纖位移傳感器用于測轉(zhuǎn)速的方法。
二、實驗儀器
Y型光纖傳感器、測微頭、反射面、差動放大器、電壓放大器、數(shù)顯電壓表、頻率/轉(zhuǎn)速表、轉(zhuǎn)動源、示波器、直流穩(wěn)壓電源。
三、實驗原理
反射式光纖位移傳感器是一種傳輸型光纖傳感器。其原理如圖5-1所示，光纖采用Y型結(jié)構(gòu)，兩束光纖一端合并在一起組成光纖探頭，另一端分為兩支，分別作為光源光纖和接收光纖。光從光源耦合到光源光纖，通過光纖傳輸，射向反射面，再被反射到接收光纖，最后由光電轉(zhuǎn)換器接收，轉(zhuǎn)換器接收到的光源與反射體表面的性質(zhì)及反射體到光纖探頭距離有關(guān)。
2、當(dāng)反射表面位置確定后，接收到的反射光光強隨光纖探頭到反射體的距離的變化而變化。顯然，當(dāng)光纖探頭緊貼反射面時，接收器接收到的光強為零。隨著光纖探頭離反射面距離的增加，接收到的光強逐漸增加，到達(dá)最大值點后又隨兩者的距離增加而減小。反射式光纖位移傳感器是一種非接觸式測量，具有探頭小，響應(yīng)速度快，測量線性化（在小位移范圍內(nèi)）等優(yōu)點，可在小位移范圍內(nèi)進(jìn)行高速位移檢測。
圖5-1反射式光纖位移傳感器原理
圖5-2光纖位移傳感器安裝示意圖在測速時，需利用光纖位移傳感器探頭對旋轉(zhuǎn)被測物反射光的明顯變化產(chǎn)生電脈沖，經(jīng)電路處理即可測量轉(zhuǎn)速。
四、實驗內(nèi)容與步驟
（1）光纖傳感器位移特性實驗
3、1. 光纖傳感器的安裝如圖5-2所示，將Y型光纖結(jié)合處安裝在傳感器固定支架上，光纖分叉兩端插入“光纖插座”中。探頭對準(zhǔn)鍍鉻反射板（鐵質(zhì)材料圓盤），固定在測微頭上。按圖5-3接線，電壓放大器的輸出接直流電壓表。
2. 將測微頭起始位置調(diào)到10cm處，手動使反射面與光纖探頭端面緊密接觸，固定測微頭。
3. 將“差動變壓器”與“電壓放大器”的增益調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)到中間位置。打開直流電源開關(guān)
4. 將“電壓放大器”輸出端接到直流電壓表Q0V檔），仔細(xì)調(diào)節(jié)調(diào)零電位器使電壓表顯示
為零。
5. 旋動測微器，使反射面與光纖探頭端面距離增大，每隔0.2mm讀出一次輸出電壓U值,
圖5-3光纖位移傳感
4、器接線圖
（2）光纖傳感器測速實驗
1. 將光纖傳感器安裝在傳感器升降架上，使光纖探頭對準(zhǔn)轉(zhuǎn)動盤邊緣的反射點，探頭距離反射點1mm左右（在光纖傳感器的線性區(qū)域內(nèi)）。接線如圖5-3所示。
2. 用手撥動轉(zhuǎn)盤，使探頭避開反射面（對集合避免產(chǎn)生暗電流），“電壓放大器”的輸出端接到直流電壓表輸入。調(diào)節(jié)調(diào)零電位器使直流電壓表顯示為零。（調(diào)零電位器確定后不能改動）
3?將電壓放大器輸出端接到頻率/轉(zhuǎn)速表的輸入f/n”
4.打開直流電源開關(guān)，將0?24V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源分別接至“轉(zhuǎn)動源輸入”和“直流電壓表”，改變電壓，可以觀察到轉(zhuǎn)動源轉(zhuǎn)速的變化，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后記錄相應(yīng)的轉(zhuǎn)速（穩(wěn)定時間約1分鐘）。也可用示波器觀測電壓放大器輸出的波形。并將數(shù)據(jù)填入下表：
表5-2
驅(qū)動電壓V
6
8
10
12
14
16
18
20
轉(zhuǎn)速n(rpm)
五、實驗報告
1. 根據(jù)所得的實驗數(shù)據(jù)，確定光纖位移傳感器大致的線性范圍，并給出其靈敏度和非線性誤差。
2. 分析光纖傳感器測量轉(zhuǎn)速原理。根據(jù)表13-1的驅(qū)動電壓和轉(zhuǎn)速，作V-n曲線。
六、注意事項光纖請勿成銳角曲折，以免造成內(nèi)部斷裂，端面尤其要注意保護(hù)，否則會光通量損耗加大造成靈敏度下降。
《傳感器及檢測技術(shù)》實驗5 光纖傳感器位移特性及測速實驗
