光纤压力传感器实验.doc

肅光纤压力传感器实验蒃羀薁一、实验目的膆1、了解并掌握传导型光纤压力传感器工作原理及其应用螆蚃二、实验内容肇l、传导型光纤压力传感光学系统组装调试实验;芇2、发光二极管驱动及探测器接收实验;羄3、传导型光纤压力传感器测压力原理实验。肃袈三、实验仪器羅1、光纤压力传感器实验仪1台肂2、气压计1个薂3、气压源l套薈4、光纤1根肆5、2#迭插头对若干莅6、电源线1根羁芈四、实验原理膈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(或薃称为传感型)和非功能型(传光型、结构型)两大类。功能型光纤传感器使莁用单模光纤,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聿件。但这类传感器的制造上技术难度较大,结构比较复杂,且调试困难。羅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袅元件。它是利用在光纤端面或在两根光纤中间放置光学材料、机械式或光学螀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。蝿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:光纤把测量羆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,羄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,这种传蒄感器所使用的光纤主要是孔径大的阶跃型多模光纤。光纤传感器的特点是结蕿构简单、可靠,技术上容易实现,便于推广应用,但灵敏度较低,测量精度肈也不高。膂本实验仪所用到的光纤压力传感器属于非功能型光纤传感器。羃本实验仪重点研究传导型光纤压力传感器的工作原理及其应用电路设芀计。在传导型光纤压力传感器中,光纤本身作为信号的传输线,利用压力一袅电一光一光一电的转换来实现压力的测量。主要应用在恶劣环境中,用光纤蒅代替普通电缆传送信号,可以大大提高压力测量系统的抗干扰能力,提高测莂量精度。肀相关参数:袆l、光源薃高亮度白光LED,直径5mm螂2、探测器螁高灵敏度光敏三极管羈3、光纤:光纤芯直径Φ1羅4、气压源气压范围:0—20KPa膁5、气压表:GB3053薁6、电压表、电流表(集成在实验箱中)螅肄图1是光纤压力传感器装置系统框图蚀本实验所使用的光纤压力传感器是一种传光型的复合型光纤传感器。在羇此光纤本身作为信号的传输线,在实验过程中实现了压力一电一光一光一电袇的转换。使用压电式传感器,压电式传感器主要是利用某些非金属晶体的压膂电式效应。压电效应的基本特点是在机械应力或压力的作用下,表面极化电肀荷增加。将这个变化引入到测量电路,通过光电转换则光信号强弱的变化就螈袈五、注意事项:薄1、不得随意摇动和插拔面板上元器件和芯片,以免损坏,造成实验仪不能正螃常工作。蒈2、光纤传感器弯曲半径不得小于3cm,以免折断。蚅3、在使用过程中,出现任何异常情况,必须立即关机断电以确保安全。蚃六、实验操作膃1)传导型光纤压力传感光学系统组装调试实验芈1、空气压缩机输出口接气袋输入端,气袋输出端通过三通一端接气压表,螇另一端接入主机箱引压口。光纤两端分别插入实验仪面板发射接收处孔。肅2、将主机箱上的输出“Uo”、“⊥”和电压表的“+”、“-”相连,“mA”薂上下两个插孔按颜色对电流表的“+”、“-”输入插孔。罿3、打开主机箱电源,再打开气压电源开关。调节气压(气压表监测气压螈大小),观察电压表变化情况,分析原理,系统组装完成。膄4、关闭电源。肁2)发光二极管驱