光纖傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)

《傳感器技術(shù)原理與應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：信息工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：10電子信息工程班級(jí)：電子2班成績(jī)：姓名：朱慧娟學(xué)號(hào)：410109060325 同組成員： 劉法伯實(shí)驗(yàn)土 實(shí)驗(yàn)樓301實(shí)驗(yàn)日期:—2013.4.1 指導(dǎo)教 董建彬?qū)嶒?yàn)二 光纖傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 研究光纖傳感器測(cè)位移的方法。2、 研究不同反射面對(duì)傳感器位移的特性。二、 基本原理本實(shí)驗(yàn)采用的是傳光型光纖，它有兩束光纖混合后，組成Y型光纖，半圓分布及雙D分布，一束光纖端部和光源相接發(fā)射光束，另一束端部與光電轉(zhuǎn)換器相接接收光束。兩束光混合后的端部都是工作端亦稱(chēng)探頭，他與被測(cè)體相距X，有光源發(fā)出的光纖傳到端部射出后再經(jīng)被測(cè)體反射回來(lái)，另一束光纖接收光信號(hào)由光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電量，二光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的電量大小與間距X有關(guān)，因此可用于測(cè)量位移。三、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄當(dāng)反射面是光滑時(shí)順測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1.1表1.1反射面光滑順測(cè)數(shù)據(jù)電壓（mv）位移（mm）00.10.20.30.40.50.60.70.80.903572116160212277321346378電壓（mv）位移（mm）1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.9421481496474475491537520475465

當(dāng)反射面是光滑時(shí)逆著測(cè)時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1.2表1.2反射面光滑逆測(cè)數(shù)據(jù)電壓（mv）位移（mm）00.10.20.30.40.50.60.70.80.903873116172236280305346413電壓（mv）位移（mm）1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.9466468457487530543518510515517當(dāng)反射面是粗糙時(shí)順測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2.1表2.1反射面粗糙順測(cè)數(shù)據(jù)電壓（mv）位移（mm）00.10.20.30.40.50.60.70.80.9447105165225290365452480516電壓（mv）位移（mm）1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.9555648699690687685728741677669當(dāng)反射面是粗糙時(shí)逆著測(cè)時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2.2表2.2反射面粗糙逆測(cè)數(shù)據(jù)電壓（mv）位移（mm）00.10.20.30.40.50.60.70.80.9249108161242310365412474550

電壓（mv）位移（mm）1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.9619636644703728736743737732723四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析4.1反射面光滑時(shí)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得實(shí)驗(yàn)折線圖如圖1所示。圖1反射面光滑時(shí)實(shí)驗(yàn)折線圖由折線圖可知折線圖線性部分為0?1.1,由兩端點(diǎn)連線可得擬合直線為J=437.27?x0由折線圖和擬合直線可知測(cè)量范圍0?1.1(mm)o靈敏度437.27。 △"-%+%-437.27?X仁非線性誤差計(jì)算：由公 —廠 ?式得AU1=0,AU2=-7.227AU3=-14.954,AU4=-15.181,AU5=-8.908,AU6=5.365,AU7=16.138,AU8=6.911,AU9=--3.816,AU10=1.957,AU11=6.23,AU12=-6.497則|(AUL)maJ-16.138，又4s-I^h-刃=481則由非線性誤差公式&-KWmaxIx100%-16.138X100%-3.36%l yFs 481位移為1.0mm時(shí)的擬合誤差^U]]=6.23mv。若傳感器的輸出電壓為0,448V,將其帶入J=437.27?工，得位移為1.025mm。日根據(jù)強(qiáng)反射的測(cè)量范圍進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：將傳感器的線性輸出電壓經(jīng)過(guò)一個(gè)電路，使其輸出電壓為0?5V。設(shè)計(jì)圖如圖3圖3輸出電路4.2反射面粗糙時(shí)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得實(shí)驗(yàn)折線圖如圖2所示。由折線圖可知折線圖線性部分為0?1.1，由兩端點(diǎn)連線可得擬合直線為J=591?工。由折線圖和擬合直線可知測(cè)量范圍0?1.1（mm）。靈敏度591。SE線性誤差計(jì)算：由公式得AU=U順+"逆-591?XAU1 =3 ， 2AU2=-11.1，AU3=-11.7，AU4=-14.3，AU5=-2.9，AU6=4.5，AU7=10.4,AU8=18.3,AU9=4.2,AU10=1.1,AU11=-4,AU12=-8.1則l（AS）max|=18.3，又y&=1yH-列=650則由非線性誤差公式/KAUL）maJX100%=183X100%=2.82%L *S 650位移為1.0mm時(shí)的擬合誤差A(yù)U”=4mv。若傳感器的輸出電壓為0,748V,將其帶入y=591?工，得位移為1.266mm。日根據(jù)強(qiáng)反射的測(cè)量范圍進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：將傳感器的線性輸出電壓經(jīng)過(guò)一個(gè)電路，使其輸出電壓為0?5V。設(shè)計(jì)的輸出電路如圖4

120010000 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.41.6 1.8圖120010000 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.41.6 1.8圖2 反射面粗糙時(shí)實(shí)驗(yàn)折線圖圖4輸出電路五、