强度法测量光纤数值孔径

强度法测量光纤数值孔径第1页，课件共10页，创作于2023年2月实验目的1.了解透射式光纤传感器工作原理及其特性2.了解并掌握透射式光纤传感器测量光纤数值孔径的方法3.学会光纤传感器的制作第2页，课件共10页，创作于2023年2月实验装置①光纤数值孔径实验仪1台②透射式光纤传感器2根③连接导线若干④电源线1根⑤机械系统1套第3页，课件共10页，创作于2023年2月实验原理（一）光纤数值孔径NA（NumericalAperture）定义当光线射到两种不同的界面上时将产生发射和折射。在纤芯包层界面上，临界角φc（即折射角为π/2时的入射角）按斯涅尔折射定律可得出：φc=arcsinn1/n2（5-1）其中：n1是纤芯折射率，n2是包层折射率第4页，课件共10页，创作于2023年2月实验原理图第5页，课件共10页，创作于2023年2月实验原理（二）（2）远场强度法测量光纤数值孔径光纤数值孔径的另一种定义是远场强度法定义的有效数值孔径NAeff。NAeff是通过测量光纤远场强度分布来确定的。它被定义为光纤远场光强辐射图上光强值下降到最大值的5％处半张角的正弦值，CCITT规定的就是这种光纤数值孔径，zPdd5%5%x2光纤端θc光纤端面和接收（输出）光纤端面对芯时的两光纤端面间的距离；d为（当z一定时）接收光强下降到最大值的5％时，接收光纤沿着x轴移动时所对应的位移值之间差值的1/2。第6页，课件共10页，创作于2023年2月实验步骤（一）光路机械组装，按照所提供的电路图组装。按照图把对射式光纤传感器一端（钢管封装端）安装在光纤支架上，发射光纤、接收光纤另外一端（塑料光纤连接器封装端）分别插入实验板上的光源座孔和探测器PD座孔上。完成对芯。调节中螺旋测微丝杆Ⅰ、Ⅱ与光纤支架锁紧螺丝，使两光纤端面接触在一起，且大致共轴。然后打开电源开关，继续微调调节图5-3和5-4中螺旋测微丝杆Ⅱ与光纤支架锁紧螺丝，并且调节光纤卡架上的白色圆形螺栓来调整两光纤竖直方向的高度，直到电压表读数最大，则认为两光纤已经对芯完成。调节图5-8中螺旋测微丝杆Ⅰ使两光纤端面间距（z）在1.5-2mm间。第7页，课件共10页，创作于2023年2月实验步骤（二）打开电源开关，电路板上相应的线路接好，调节测螺旋测微丝杆Ⅱ使发射光纤与接收光纤间距大于6mm，调节调零旋钮使得电压表读数为零。调节测螺旋测微丝杆Ⅱ使接收光纤移动，档位开关调节到“20V”档位，把增益调节到适当档位，对芯时最大电压不要超过5V为宜，每隔0.05mm观察电压表读数变化，把位移与电压记录在表一中。根据表一在Excel绘制曲线。分析曲线。计算出%5max?I（或者%5max?U）在得到的曲线中，找到%5max?I（或者%5max?U）所对应的x2与x1。根据图5-1计算出光纤数值孔径NA。关闭电源。第8页，课件共10页，创作于2023年2月注意事项1、影响测量精度的因素有哪些？如何避免？2、根据特性曲线，试想一下透射式光纤传感器可以用于哪些环境中测量？3、室内光线对测试数据有何影响？如何解决？4、比较远场强度法与光斑法测量NA的优缺点？5、如果发射光纤采用石英光纤，接收光纤采用塑料光纤，测量的数值孔径是石英光纤的数值孔径？还是塑料光纤数值孔径？结果偏大还