光纤位移传感器实验:光纤位移传感器实验

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摘要:

光纤位移传感器实验:光纤位移传感器实验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,

光纤位移传感器实验:光纤位移传感器实验  第1张

光纤位移传感器实验:光纤位移传感器实验

1
、光线位移传感器实验仪
?
1

?
2
、反射式光纤
?
1

?
3
、对射式光纤
?
2

?
4
、连接导线
?
若干
?
5
、电源线
?
1

?
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
?
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
5mm
?
2

?
探测器:
?
高灵敏度光敏三极管
?
3

?
反射式光纤位移传感器
?


?
光纤位移传感器实验:光纤位移传感器实验  第2张

光纤位移传感器实验:光纤位移传感器实验报告误差分析

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2022中国(重庆)国际嵌入式系统展览会

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重庆国际嵌入式系统展览会将于2022年7月31-8月2日 重庆 ? 重庆国际博览中心由上海昶文展览服务有限公司主办,30余行业协会及40多个国际使馆商会的鼎力支持。将深度挖掘西部及周边制造业市场需求,随着物联网产业的快速发展,深度学习与AI人工智能技术在各行业开始应用,嵌入式技术的发展将备受瞩目。以展示“智能化、自动化、信息化、数字化”等新技术新理念,汇聚来自世界各地科研及工业领域的专

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SF6气体泄漏监测的重要意义

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SF6气体泄漏监测系统可实时监测开关室内SF6浓度。当SF6浓度大于或等于1000ppm时,自动报警并启动风机。

光纤位移传感器实验:实验一光纤位移传感器实验.PDF

实验一 光纤位移传感器实验
一、实验目的
了解光纤位移传感器工作原理及其性能。
二、实验内容
光纤位移传感器输出电压与位移的关系实验。
三、实验仪器
ZY130Fsens12SB (光电传感器实验台)主机箱 一台
光纤传移传器实验模板 一个
PSD 传感器及位移装置 一套
螺旋测微头 一个
反射面 一个
反射式光纤 一根
导线 若干
四、实验原理
如图是线性位移测量装置,
2a
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。设两根
光纤的距离为d,每根光纤的直径为2a ,数值孔径为N ,如图所示,这时
d
tgθ
2b
由于θ sin ?1 N ,所以式可以写为
d
b
( ?1 )
2tg sin N
很显然,当 [ ( ?1 )]时,即接收光纤位于光纤像的光锥之外。两光纤的耦
b < d / 2tg sin N 合为零,无反射进入接收光纤:当 [ ( ?1 )]时,即接收光纤位于光锥之内,两 b ≥ d / 2tg sin N 光纤耦合最强,接收光纤达到最大值。 的最大检测范围为 ( ?1 )。 d a / tg sin N 输出光纤 输入光纤 如果要定量的计算光耦合系数,就必须计算出输入光纤像的发光锥体与接收锥体与接收 光纤端面的交叠面积,如图所示,由于接收光纤芯径很小,常常把光锥边缘与接收光纤芯交 界弧线看成是直线。通过对交叠面简单的几何分析,不难得到交叠面积与光纤端面积之比 α 。即 1 ? ?1 ? δ? ? δ? ? δ α ? ? ? sin 1? ?cos ?1 ? ?1 ? ? π ? ? a ? ? a ? ? a δ——光锥底与输入光纤芯端面交叠扇面的宽 a d 光纤发射锥与接收端面重叠面积计算示意图 δ 2b ×tgθ?d 三角形△ABC 面积S a sin β ×a cos β 扇形面积 β ×a 2 其中:cos β (a ?δ)/ a 1?δ/ a [ ?1 ( )] sin β sin cos 1?δ/ a 输入光纤的光与光纤芯交叠面积之比 α β( a 2 ?S )/ πa 2 1 (β ?S / a 2 ) π 1 ? ?1 ? δ? ? δ? ? ?1 ? δ? cos ?1? ?1? sin cos 1? ? ? ? ? ? π ? ? a ? ? a ? ? ? a ? 本实验采用的传光型光纤,

光纤位移传感器实验: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实验》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验五反射式光纤位移传感器实验(4页珍藏版)》请在人人文库网上搜索。

1、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

2、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。 LEDPINcouplerreflector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

3、以获得接收光纤接收到的光强为:其中,为光源的光强,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,为光纤的纤芯半径,为光源种类及光源与光纤耦合情况有关的调制参数,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。b.a.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。 四 、实验步骤1.根据图5-3示意安装光纤位移传感器,发射光纤插入实验仪的LED孔上,接收光纤插入PIN孔。Y形光纤耦合器的发射接收探头固定在三维微调架上的反射镜对应的位置处。c.二维调节架b.光纤传感实验仪主机PIN 黑色LED 绿色a.发射接收光

4、纤组件图5-3 反射式光纤传感实验图2.调节光纤传感端面,使之与反射镜轻轻接触,记录此时z=0时的输出电压。3.增大光纤端面与反射镜之间的距离,每隔0.2mm记录1个数据,一直到z=1cm为止。4.以上步骤完成后,从z=1cm开始,减小光纤端面与反射镜之间的间距,每隔0.2mm记录一次输出电压值,一直到z=0为止。五、数据处理根据测量数据画出实验曲线,计算测量曲线线性区的灵敏度。六、思考题1光纤位移传感器测位移时对被测物体的表面有些什么要求?2本实验所使用的光纤是属于什么类型的光纤?3分析影响光纤位移传感器的输出光强的因素有哪些?设计性实验:实验六 反射式光纤位移传感器测量液面高度一、 实验目

5、的学习使用反射式光纤位移传感器的测量方法,利用光纤位移传感器测量液面高度。二、 实验原理液面高度测量技术在工业应用中十分普及,例如石油、化工等企业均会有大量的储罐容器需要进行液位的测量。由于石油化工的易燃易爆有腐蚀性等原因,电传感器无法应用于这些场合,过去的液位测量多依靠人工完成,但随着光纤技术的发展,光纤位移传感器在液位测量领域中实现广泛的应用。本实验利用实验五所用的的实验原理,将反射式光纤位移传感器应用于水面的液面高度测量。三、 实验仪器光纤传感实验仪主机,反射式光纤位移传感器组件,光纤夹具和支架,升降台,烧杯。四、 实验内容实验时学生自主设计,实验完成后补充。要求:1、根据反射式光纤位移传感器的原理定标出液面高度测量的曲线;2、根据曲线拟合线性函数,得到传感器的测量灵敏度和测量范围;3、根据定标曲线测量某个未知液面高度,测量方法体现位移传感器的意义。

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