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光电检测实验报告--第1页
光纤位移传感器（半圆分部）的特性实验
：了解光纤位移传感器的工作原理和性能。
二、基本原理：本实验采用的是导光型多模光纤，它由两束光纤组成
半圆分布的Y型传感探头，一束光纤端部与光源相接用来传递发射
光，另一束端部与光电转换器相接用来传递接收光，两光纤束混合后
的端部是工作端亦即探头，当它与被测体相距Ｘ时由光源发出的光通
过一束光纤射出后，经被测体反射由另一束光纤接收，通过光电转换
器转换成电压，该电压的大小与间距Ｘ有关，因此可用于测量位移。
三、需用器件与单元：光纤传感器、光纤传感器实验模板、数显单元、
测微头、直流电源±15V、铁测片。
四、实验步骤：
1、根据图9-1安装光纤位移传感器，二束光纤分别插入实验板上光
电变换座内，其内部装有发光管Ｄ及光电转换管T。
2、将光纤实验模板输出端V0与数显单元相连，见图9-2。
3、在测微头顶端装上铁质圆片，作为反射面，调节测微头使探头与
反射面轻微接触,数显表置20V档。
4、实验模板接入±15V电源，合上主控箱电源开关，调节RW2使数
显表显示为零。
5、旋转测微头,使被测体离开探头,每隔0.1mm读出数显表显示值,
将其填入9-1。
注：电压变化范围从0→最大→最小必须记录完整。
表9-1：光纤位移传感器输出电压与位移数据如下表所示：
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光电检测实验报告--第1页
光电检测实验报告--第2页
通过上述的表格可以找出在X=6.5或者6.6mm时输出电压才
达到最大值为6.78或者6.79V，但当继续寻找最小值的时候并没有
找到，输出电压随着位移的增大逐渐的减小，但是减小的幅度会渐渐
的趋于平衡，在达到测微头最大量程时还在继续的减小，因此并没有
找到最小的记录。并认为X=4mm时为最小的0。
6、根据表9-1数据，作出光纤位移传感器的位移特性图，并加以分
析、计算出前坡和后坡的灵敏度及两坡段的非线性误差。
答：利用excel对数据进行分析得光纤位移传感器的位移特性图
如下所示：
通过光纤位移传感器的位移特性图可知：其图形被分为前坡和
后坡两部分，在前坡输出电压随着位移的增大而增大并且达到最大
值，并且前坡的增大的幅度比较大，在后坡输出电压随着位移的增
大不再增大而是相应的减小，减小的幅度较小，并逐渐的趋于稳定。
通过图形可以看出前坡的范围窄，灵敏度高，线性好，适用于测小
位移和表面粗糙度。后坡的减弱与探头和被测表面之间的距离平方
成反比。
将在最大值之前的值作为前坡的数据单独拿出来做处理同时
去掉最前和最后的值，同样用excel的画图进行斜线的拟合得到如
下的拟合直线，并显示拟合的直线表达式：
前坡部分的位移特性图如下所示：
通过拟合出来的直线为y=3.1022x-12.934。计算前坡的灵敏度
S：S=ΔV/ΔX(ΔV为输出电压平均变化量；ΔX位移平均变化量)，其
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光电检测实验报告--第2页
光电检测实验报告--第3页
灵敏度约为拟合直线的斜
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