大學(xué)物理實驗-拓展提高篇 課件 實驗3.7-光纖位移傳感實驗

1光纖位移傳感實驗第一節(jié)實驗原理大學(xué)物理實驗——拓展提高篇物理實驗教學(xué)中心光纖位移傳感實驗—背景1、光纖（1）結(jié)構(gòu)1-纖芯，2-包層，3-涂覆層光纖位移傳感實驗—背景1、光纖（2）導(dǎo)光原理/v?pd=wisenatural&vid=2731185426043789111全內(nèi)反射

？θc=？光纖位移傳感實驗—背景2、光纖傳感概念傳感=感、傳、知、行光纖位移傳感實驗—背景2、光纖傳感概念外部作用：壓力、應(yīng)變、位移溫度、濕度電場、磁場輻射傳輸光信息：振幅、光強頻率、波長、顏色相位偏振光纖位移傳感實驗—背景3、光纖傳感特點與應(yīng)用場景特點對應(yīng)應(yīng)用場景精度高，響應(yīng)快，線性范圍寬，重復(fù)性好精密測量場景易傳輸，損耗小遙感遙測安全性、可靠性好，抗電磁干擾強電力、石油、化工、冶金抗腐蝕，抗污染，抗老化戶外場景體積小，重量輕，易安裝小空間等特殊環(huán)境條件無源，被動探測，無擾被測量狀無損測量場景參量轉(zhuǎn)換方便力熱聲光電核等各種量可復(fù)用、可組網(wǎng)大范圍網(wǎng)格化精確測量光纖位移傳感實驗—背景4、光纖傳感應(yīng)用實例光纖位移傳感實驗—背景4、光纖傳感應(yīng)用實例火災(zāi)報警管道監(jiān)測水壩監(jiān)測光纖位移傳感實驗—背景5、光纖傳感新技術(shù)光纖倏逝波傳感光子晶體光纖傳感光纖位移傳感實驗—實驗任務(wù)、實驗?zāi)康?、?xùn)練點測量三種光纖位移傳感的調(diào)制曲線1.實驗任務(wù)光纖位移傳感實驗—實驗任務(wù)、實驗?zāi)康?、?xùn)練點測量三種光纖位移傳感的調(diào)制曲線了解光纖的基本原理。學(xué)習(xí)并掌握與光纖傳感相關(guān)概念和原理。了解光纖傳感實驗儀的基本使用方法，并會用該裝置測定各種光纖傳感現(xiàn)象。2.實驗?zāi)康?.實驗訓(xùn)練點光纖光路的正確連接；光纖光路相關(guān)儀器的正確使用；用作圖法正確處理數(shù)據(jù)1.實驗任務(wù)光纖位移傳感實驗—原理1、透射式光纖位移傳感橫向位移縱向位移角向位移差動位移光纖位移傳感實驗—原理1、透射式光纖位移傳感光纖位移傳感實驗—原理I：接收光強；I0：發(fā)射光強SA：接收面積a0：纖芯半徑r：接收端偏離光軸距離z：發(fā)收端軸向距離σ：參數(shù)，階躍取1ξ：綜合調(diào)制參數(shù)1、透射式光纖位移傳感光纖位移傳感實驗—原理I：接收光強；I0：發(fā)射光強SA：接收面積a0：纖芯半徑r：接收端偏離光軸距離z：發(fā)收端軸向距離σ：參數(shù)，階躍取1ξ：綜合調(diào)制參數(shù)1、透射式光纖位移傳感光纖位移傳感實驗—原理1、透射式光纖位移傳感I：接收光強；I0：發(fā)射光強SA：接收面積a0：纖芯半徑r：接收端偏離光軸距離z：發(fā)收端軸向距離σ：參數(shù)，階躍取1ξ：綜合調(diào)制參數(shù)光纖位移傳感實驗—原理2、反射式光纖位移傳感接收光強F、I、U光纖位移傳感實驗—原理3、微彎式光纖位移傳感損耗系數(shù)：α：衰減系數(shù)ω：彎曲空間頻率ωc：諧振彎曲頻率L：微彎區(qū)長度A：微彎幅度19光纖位移傳感實驗第二節(jié)實驗儀器大學(xué)物理實驗——拓展提高篇物理實驗教學(xué)中心光纖位移傳感實驗—儀器主要實驗儀器、器件光纖激光器光源驅(qū)動組件、跳線若干光纖位移實驗裝置光纖位移傳感實驗—儀器1、光纖傳感實驗儀光纖位移傳感實驗—儀器2、光纖跳線短插芯-激光器長插芯-調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)插座光纖位移傳感實驗—儀器3、透射式光纖位移傳感光纖位移傳感實驗—儀器4、反射式光纖位移傳感光纖位移傳感實驗—儀器5、微彎式光纖位移傳感26光纖位移傳感實驗第三節(jié)實驗內(nèi)容大學(xué)物理實驗——拓展提高篇物理實驗教學(xué)中心光纖位移傳感實驗—實驗內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord1儀器檢查、記錄儀器不正常時調(diào)整觀察各儀器器件，狀態(tài)是否正常記錄儀器器件名稱，主要儀器的型號和主要參數(shù)。實驗時的環(huán)境參數(shù)光纖位移傳感實驗—實驗內(nèi)容ObjectiveOperationObservationR2透射式傳感光路連接黃（橙）跳線：短插芯-激光器，長插芯--結(jié)構(gòu)件。橙跳線：短插芯-探測器，長插芯-結(jié)構(gòu)件。螺旋測微器?初始位置目測發(fā)、收光纖對齊光纖位移傳感實驗—實驗內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord3調(diào)節(jié)驅(qū)動電流

開機(jī)，選擇2mA步長，增加驅(qū)動電流到最大值，約30mA工作電壓、電流，光功率記錄工作電流光纖位移傳感實驗—實驗內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord4收發(fā)光纖對準(zhǔn)調(diào)節(jié)

調(diào)四維架和橫向螺旋測微器，使發(fā)射端和接收端光纖端面靠近、對準(zhǔn)、同軸。主機(jī)液晶屏上顯示的光功率值光功率值光纖位移傳感實驗—實驗內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord5測量縱向光纖位移傳感調(diào)制曲線沿縱向遠(yuǎn)離方向等間隔調(diào)節(jié)縱向螺旋測微器(10~50μm)，直到光功率值減小到接近零時停止實驗。光功率變化情況螺旋測微器讀數(shù)和相應(yīng)光功率值ObjectiveOperationObservationRecord6測量橫向調(diào)制曲線發(fā)射端和接收端保持一定距離同軸。旋轉(zhuǎn)橫向螺旋測微器（每次移動10μm）直到光功率值?0。光功率變化情況螺旋測微器讀數(shù)和相應(yīng)的功率值透射光纖位移傳感實驗—實驗內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord7反射式傳感連接光路

更換結(jié)構(gòu)件中光纖頭，固定反射式光纖。另外兩頭分別與主機(jī)上的激光器和探測器相連接.縱向螺旋測微器反方向?0。光纖位移傳感實驗—實驗內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord8反射對準(zhǔn)調(diào)節(jié)

調(diào)四維架和橫向螺旋測微器，使發(fā)射端和反射端面靠近、對準(zhǔn)、同軸。主機(jī)液晶屏上顯示的接收光纖光功率值光功率值ObjectiveOperationObservationRecord9

測量反射光纖位移傳感調(diào)制曲線

沿縱向遠(yuǎn)離方向等間隔調(diào)節(jié)縱向螺旋測微器(10~50μm)，直到光功率值?0。

光功率變化情況螺旋測微器讀數(shù)和相應(yīng)光功率值反射光纖位移傳感實驗—實驗內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord10微彎傳感連接光路

用白色光纖跳線分別與主機(jī)上的激光器和探測器相連接。將光纖置于微彎加載夾具上。主機(jī)液晶屏上顯示的接收光纖光功率值光功率值，螺旋測微器讀數(shù)。光纖位移傳感實驗—實驗內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord11

測量微彎光纖位移傳感調(diào)制曲線

以等間隔調(diào)節(jié)繼續(xù)旋進(jìn)螺旋測微器(50μm)，直到光功率值減小到接近0。

光功率變化情況螺旋測微器讀數(shù)和相應(yīng)光功率值注意：

調(diào)節(jié)測微螺桿時，要觀察光功率表，當(dāng)光功率值顯示接近零時停止實驗，避免損壞光纖。微彎光纖位移傳感實驗—數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理要求1.內(nèi)容要求-四條調(diào)制曲線：

①縱向透射式調(diào)制曲線

②橫向透射式調(diào)制曲線

③反射式

④微彎式調(diào)制調(diào)制曲線曲線。2.作圖要求

①作圖可以手工在坐標(biāo)紙上作圖，也可以使用計算機(jī)軟件作圖

②作圖必須按照作圖要求，要素齊備，圖線符號和標(biāo)注規(guī)范光纖位移傳