光纤压力传感器实验.doc

光纤压力传感器实验一、实验目的1、了解并掌握传导型光纤压力传感器工作原理及其应用二、实验内容l、传导型光纤压力传感光学系统组装调试实验；2、发光二极管驱动及探测器接收实验；3、传导型光纤压力传感器测压力原理实验。三、实验仪器1、光纤压力传感器实验仪 1台2、气压计 1个3、气压源 l套4、光纤 1根5、2#迭插头对 若干6、电源线 1根四、实验原理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。但这类传感器的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。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。 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。 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，提高测量精度。 相关参数： l、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、光纤：光纤芯直径14、气压源气压范围：020KPa5、气压表：GB30536、电压表、电流表（集成在实验箱中） 图1是光纤压力传感器装置系统框图 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五、注意事项：1、不得随意摇动和插拔面板上元器件和芯片，以免损坏，造成实验仪不能正常工作。2、光纤传感器弯曲半径不得小于3cm，以免折断。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。六、实验操作1)传导型光纤压力传感光学系统组装调试实验 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，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。 2、将主机箱上的输出“Uo”、“”和电压表的“+”、“-”相连，“mA”上下两个插孔按颜色对电流表的“+”、“-”输入插孔。 3、打开主机箱电源，再打开气压电源开关。调节气压(气压表监测气压大小)，观察电压表变化情况，分析原理，系统组装完成。 4、关闭电源。2)发光二极管驱动及探测器接收实验 1、安装气压源装置以及连线请参照实验1)的步骤。 2、打开主机箱电源，再打开气压电源开关。取出发射端光纤，观察发光二极管发光，发光二极管发出的光很耀眼，不要用眼直视。慢慢插入发射端光纤至底，插入过程中观察电压表变化，并分析变化原因。根据实验仪面板上探测器接收电路图示分析探测器工作原理。 3、关闭电源。3)传导型光纤压力传感器测压力原理实验 l、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，另一端接入主机箱引压口。 2、将主机箱上的输出“Uo”、“”和电压表的“+”、“一”相连，“mA”上下两个插孔按颜色对电流表的“+”、“一”输入插孔。 3、打开主机箱电源，再打开气压电源开关。a调节气压为20KPa(气压表监测气压大小)，待指针稳定后调节WP2使电流表显示值为8mA。b调节转子流量计旋钮设置气压为4KPa，待指针稳定后调节WPI使电流表显示值为4mA。重复步骤a、b，气压在4KPa20KPa之间变化时，电流表能在4mASmA之间变化。注：该过程为定标过程，最大电流8mA和最小电流4mA并不绝对限制，但要保证最大电流不得超过20mA，最小电流要保证发光器件能够正常发光。 4、气压从7KPa开始，根据表1，记录主机箱电压表读数(待气压表指针稳定后再读数），填入下表，并