實(shí)驗(yàn)一 差動(dòng)變壓器式電感傳感器的靜態(tài)位移... - 上海

1、實(shí)驗(yàn)三光纖轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量 一、概述在許多領(lǐng)域中，轉(zhuǎn)速的測(cè)量是相當(dāng)重要的，除了大量的工業(yè)和民用測(cè)量外，特別是在航天航空事業(yè)中的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，主要依靠精確的慣性轉(zhuǎn)速傳感器。在以往，它是由機(jī)械陀螺來(lái)實(shí)現(xiàn)的，近年來(lái)開(kāi)發(fā)的光纖轉(zhuǎn)速傳感器（光陀螺）與機(jī)械陀螺相比有著許多突出的優(yōu)點(diǎn)，所有研制中的光纖轉(zhuǎn)速傳感器（光陀螺）都是根據(jù)薩拉奈克效應(yīng)構(gòu)成，而本實(shí)驗(yàn)所用的光纖轉(zhuǎn)速傳感器是基于光電式轉(zhuǎn)速計(jì)的原理，采用傳光型反射式光纖位移式傳感器的基本結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)速就是轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度，嚴(yán)格講是指圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)角速度，在機(jī)械行業(yè)中，對(duì)機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)速測(cè)量，通常采用平均速度測(cè)量法，即求某一段時(shí)間的平均速度，一般采用每分鐘

2、的轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)來(lái)表示。轉(zhuǎn)速測(cè)量方法很多，所用轉(zhuǎn)速傳感器的種類也不少，根據(jù)測(cè)量信號(hào)可分為摸擬和數(shù)字式，也可根據(jù)是否與測(cè)量對(duì)象接觸分為接觸式和非接觸式，其中光電式轉(zhuǎn)速測(cè)量是一種數(shù)字非接觸式測(cè)量。 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)?zāi)康氖钦莆者\(yùn)用單頭反射式光纖位移傳感器作為轉(zhuǎn)速測(cè)量，以及與一般光電式轉(zhuǎn)速測(cè)量的比較。 三、光纖轉(zhuǎn)速傳感器的原理這種傳感器的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，它利用光纖位移傳感器作探頭，將反射膜片粘在轉(zhuǎn)動(dòng)圓片上，從而構(gòu)成轉(zhuǎn)速測(cè)量傳感器，如圖46所示。 這種傳感器工作原理為：光源發(fā)出的光經(jīng)發(fā)射光纖傳輸并投射到反射膜片的表面，反射后由接收光纖接收并傳至光敏元件。由于反射膜片只貼在半個(gè)圓盤(pán)上，當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反射

3、光便有強(qiáng)弱之分，因而輸出電平便有高低之分，其變化周期與轉(zhuǎn)動(dòng)速度相同，故可方便地用于轉(zhuǎn)速測(cè)量。 上述這種結(jié)構(gòu)的單頭反射式光纖轉(zhuǎn)速傳感器已有正式產(chǎn)品上市。實(shí)際上，光纖傳感器也可用于位移、速度及振動(dòng)的測(cè)量，它們都是根據(jù)反射光的強(qiáng)度變化來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。四、測(cè)量設(shè)備及系統(tǒng)主要設(shè)備有：(1)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)和電機(jī)控制器（含調(diào)速器和光電轉(zhuǎn)速測(cè)量單元）。用于轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)速并獲得比較轉(zhuǎn)速信號(hào)；(2)用來(lái)傳光的型光纖束；(3)用于提供穩(wěn)定激勵(lì)光源和接收測(cè)量的光纖變換器；(4)用于顯示光電轉(zhuǎn)速測(cè)量值的V/F表；(5)用于輔助監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)波形的示波器。本實(shí)驗(yàn)測(cè)量方框圖如下：五、實(shí)驗(yàn)步驟與要求1實(shí)驗(yàn)步驟(1)檢查光纖轉(zhuǎn)速傳感器安裝情況，

4、細(xì)心調(diào)節(jié)探頭和轉(zhuǎn)盤(pán)表面距離在2mm左右，即在后坡線性區(qū)中央附近。(2)電壓/頻率(V/F)表量程旋鈕置“2kHz/2V”頻率檔，輸入和轉(zhuǎn)動(dòng)源的光電輸出(即電機(jī)控制單元的OUT輸出口)相連接。(3)將轉(zhuǎn)速輸出調(diào)至最小(逆時(shí)針旋到底)，再開(kāi)啟轉(zhuǎn)動(dòng)源開(kāi)關(guān)，觀察轉(zhuǎn)盤(pán)與光電開(kāi)關(guān)及光纖探頭有無(wú)碰擦，如有碰擦應(yīng)立即關(guān)閉轉(zhuǎn)動(dòng)源，待排除故障后再開(kāi)啟。(4)連接光纖變換器頻率輸出(F-OUT)與數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)通道1(CH1)，將光纖變換器輸出增益調(diào)至最大(順時(shí)針旋到底)，開(kāi)啟光纖變換器和數(shù)據(jù)采集器開(kāi)關(guān)。 (5)雙擊電腦桌面上的“傳感器實(shí)驗(yàn)”圖標(biāo)，在打開(kāi)窗口中點(diǎn)擊新做實(shí)驗(yàn)，輸入姓名及班級(jí)，選擇實(shí)驗(yàn)“四三”，完成采

5、樣設(shè)置。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)源輸出電壓，使V/F表讀數(shù)為0.010kHz(即10Hz)，在“f 1欄”輸入“10”，按數(shù)據(jù)讀入采集此時(shí)光纖變換器的輸出頻率值。(6)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)源輸出電壓，以5Hz的間隔使轉(zhuǎn)速?gòu)纳?0Hz(相當(dāng)于600r/min3600r/min)范圍，在“f 1欄”輸入V/F表的讀數(shù)，轉(zhuǎn)速每調(diào)整一次進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集，將采集到的“f 2”值填入下表：轉(zhuǎn)動(dòng)源光電開(kāi)關(guān)控測(cè)頻率f 1(Hz)1015202530354045505560光纖轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)試頻率f 2(Hz)(7)采集完所有數(shù)據(jù)后，點(diǎn)擊菜單欄數(shù)據(jù)處理，在新彈出窗口中點(diǎn)擊全選，再點(diǎn)擊確定，然后點(diǎn)擊采集記錄表下的數(shù)據(jù)處理，便可得到數(shù)據(jù)處理結(jié)果。觀察實(shí)驗(yàn)曲線與擬合曲線，記錄數(shù)據(jù)處理結(jié)果。2實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)光纖輸出端不允許接地，否則損壞內(nèi)部元件；(2)表頭輸入端的負(fù)端，內(nèi)部已接地；(3)作為轉(zhuǎn)動(dòng)件，邊緣的水平跳動(dòng)不能大于2mm，否則會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，與光纖探頭碰撞會(huì)損壞光纖探頭和轉(zhuǎn)動(dòng)元件。(4)實(shí)驗(yàn)完成后應(yīng)釋放所有處理電路單元的開(kāi)關(guān)按鈕(使其在關(guān)狀態(tài))，將轉(zhuǎn)速輸出調(diào)至最小(逆時(shí)針旋到底)，拆除并整理好所有連接線，注意拔線時(shí)最好稍帶點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?2實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介； 3列出實(shí)驗(yàn)記錄表并作出