光纤传感器基础实验.doc

光纤传感器基础实验 王 帅 （哈尔滨工程大学13-3班75号，黑龙江省哈尔滨市 150001） 摘要：光纤传感实验仪开发研制的目的是将光纤传感这一现代技术进行广泛的普及和渗透。了解光纤传感仪试验仪的基本构造和原理，学习和掌握其正确使用方法；了解光纤端光场的径向分布和轴向分布的特点；定量了解一种光纤的纤端光场的径向分布和轴向分布；学习掌握最基本的光纤位移传感器的原理。通过对光纤接受端电压的测量，可以间接测量光纤端轴向和径向的光场强度的分布。 关键词：光纤传感器；轴向；径向；光强分布 Optical Fiber Sensor Based Experiment Wang shuai （Harbin Engineering University, Harbin,150001,Chnia） Abstract：fiber optic sensing experimental kits is to make this technology popularization. Understanding the basic structure and principle of fiber optic sensing experimental kits,learning and mastering the correct using method; Understand the radial and axial distribution characteristic of the fiber end; Learning to master the basic principle of optical fiber displacement sensor. By measuring the voltage of the optical fiber acceptting, optical fiber end light field intensity distribution of the axial and radial can be measured indirectly. Key words：fiber optic sensing experimental kits 2.2光纤端径向光场强度的分布测量 （1）重复轴向光场强度分布测量的步骤（1）~（3）。 （2）反向旋转纵向螺旋测微器50小格（即0.5mm）停止，使两个光纤探头有一定间距。 （3）横向移动光纤探头之一，直至接收到的光强多对应的输出值变化趋于平缓，再继续移动2小格~5小格（此时，输出电压已无明显变化）。 （4）反向横向移动光纤探头1小格~3小格（消除空程），记录下输出电压值。 （5）继续沿该方向移动光纤探头，每5小格记录一次输出电压值，直至接收到的光强所对应的输出电压趋于平缓（至此光纤端径向光场分布测量完毕）。 检查实验数据，测量结果应与下图所示曲线具有类似的规律性，否则说明实验失败。 2.3反射式光纤位移传感器调制特性曲线的测量 （1）接通电源，将LED驱动电流调到制定电流值（40mA）。 （2）调整纵向微动调节旋钮，将探测光纤推进到与反射镜表面即将接触的位置。 （3）纵向远离反射镜的方向旋转微动调节旋钮，每次调节0.1mm（10小格），并记录螺旋测微器的读数和相应的电压输出值。 （4）位移传感标定。理论上光纤位移传感器可以工作在两个区域，即上升沿河下降沿。前沿工作区的灵敏度高但动态范围小；而后沿工作区域的灵敏度低但动态范围较大，可是需要而定。需要对传感器进行标定。 标定方法是：根据调制特性曲线选择线性区，然后再选好的线性区间内给出标定曲线，测试步骤类似调制特性曲线测试的实验内容。每隔50um记录下电压数值，作出光纤探头与反射镜间距与电压输出的特性曲线。于是，测量时可根据特性曲线将反射镜与光纤探头间的距离确定下来。 3 实验结果 1）光纤端光场轴向分布的测量：工作电流6mA、横向坐标（mm）、输出电压（V） 轴向坐标 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 输出电压 158.9 137.7 123.0 110.3 97.2 86.1 77.1 68.7 轴向坐标 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 输出电压 60.8 54.8 49.5 44.9 41.3 37.7 34.47 31.69 轴向坐标 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 输出电压 29.22 27.08 25.10 23.16 21.86 20.43 19.15 17.99 轴向坐标 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 输出电压 17.05 15.99 15