大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)-拓展提高篇 課件 實(shí)驗(yàn)3.7-光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)

1光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)第一節(jié)實(shí)驗(yàn)原理大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)——拓展提高篇物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—背景1、光纖（1）結(jié)構(gòu)1-纖芯，2-包層，3-涂覆層光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—背景1、光纖（2）導(dǎo)光原理/v?pd=wisenatural&vid=2731185426043789111全內(nèi)反射

？θc=？光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—背景2、光纖傳感概念傳感=感、傳、知、行光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—背景2、光纖傳感概念外部作用：壓力、應(yīng)變、位移溫度、濕度電場(chǎng)、磁場(chǎng)輻射傳輸光信息：振幅、光強(qiáng)頻率、波長(zhǎng)、顏色相位偏振光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—背景3、光纖傳感特點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)景特點(diǎn)對(duì)應(yīng)應(yīng)用場(chǎng)景精度高，響應(yīng)快，線(xiàn)性范圍寬，重復(fù)性好精密測(cè)量場(chǎng)景易傳輸，損耗小遙感遙測(cè)安全性、可靠性好，抗電磁干擾強(qiáng)電力、石油、化工、冶金抗腐蝕，抗污染，抗老化戶(hù)外場(chǎng)景體積小，重量輕，易安裝小空間等特殊環(huán)境條件無(wú)源，被動(dòng)探測(cè)，無(wú)擾被測(cè)量狀無(wú)損測(cè)量場(chǎng)景參量轉(zhuǎn)換方便力熱聲光電核等各種量可復(fù)用、可組網(wǎng)大范圍網(wǎng)格化精確測(cè)量光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—背景4、光纖傳感應(yīng)用實(shí)例光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—背景4、光纖傳感應(yīng)用實(shí)例火災(zāi)報(bào)警管道監(jiān)測(cè)水壩監(jiān)測(cè)光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—背景5、光纖傳感新技術(shù)光纖倏逝波傳感光子晶體光纖傳感光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—實(shí)驗(yàn)任務(wù)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?xùn)練點(diǎn)測(cè)量三種光纖位移傳感的調(diào)制曲線(xiàn)1.實(shí)驗(yàn)任務(wù)光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—實(shí)驗(yàn)任務(wù)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?xùn)練點(diǎn)測(cè)量三種光纖位移傳感的調(diào)制曲線(xiàn)了解光纖的基本原理。學(xué)習(xí)并掌握與光纖傳感相關(guān)概念和原理。了解光纖傳感實(shí)驗(yàn)儀的基本使用方法，并會(huì)用該裝置測(cè)定各種光纖傳感現(xiàn)象。2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練點(diǎn)光纖光路的正確連接；光纖光路相關(guān)儀器的正確使用；用作圖法正確處理數(shù)據(jù)1.實(shí)驗(yàn)任務(wù)光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—原理1、透射式光纖位移傳感橫向位移縱向位移角向位移差動(dòng)位移光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—原理1、透射式光纖位移傳感光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—原理I：接收光強(qiáng)；I0：發(fā)射光強(qiáng)SA：接收面積a0：纖芯半徑r：接收端偏離光軸距離z：發(fā)收端軸向距離σ：參數(shù)，階躍取1ξ：綜合調(diào)制參數(shù)1、透射式光纖位移傳感光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—原理I：接收光強(qiáng)；I0：發(fā)射光強(qiáng)SA：接收面積a0：纖芯半徑r：接收端偏離光軸距離z：發(fā)收端軸向距離σ：參數(shù)，階躍取1ξ：綜合調(diào)制參數(shù)1、透射式光纖位移傳感光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—原理1、透射式光纖位移傳感I：接收光強(qiáng)；I0：發(fā)射光強(qiáng)SA：接收面積a0：纖芯半徑r：接收端偏離光軸距離z：發(fā)收端軸向距離σ：參數(shù)，階躍取1ξ：綜合調(diào)制參數(shù)光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—原理2、反射式光纖位移傳感接收光強(qiáng)F、I、U光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—原理3、微彎式光纖位移傳感損耗系數(shù)：α：衰減系數(shù)ω：彎曲空間頻率ωc：諧振彎曲頻率L：微彎區(qū)長(zhǎng)度A：微彎幅度19光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)第二節(jié)實(shí)驗(yàn)儀器大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)——拓展提高篇物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—儀器主要實(shí)驗(yàn)儀器、器件光纖激光器光源驅(qū)動(dòng)組件、跳線(xiàn)若干光纖位移實(shí)驗(yàn)裝置光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—儀器1、光纖傳感實(shí)驗(yàn)儀光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—儀器2、光纖跳線(xiàn)短插芯-激光器長(zhǎng)插芯-調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)插座光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—儀器3、透射式光纖位移傳感光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—儀器4、反射式光纖位移傳感光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—儀器5、微彎式光纖位移傳感26光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)第三節(jié)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)——拓展提高篇物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord1儀器檢查、記錄儀器不正常時(shí)調(diào)整觀(guān)察各儀器器件，狀態(tài)是否正常記錄儀器器件名稱(chēng)，主要儀器的型號(hào)和主要參數(shù)。實(shí)驗(yàn)時(shí)的環(huán)境參數(shù)光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationR2透射式傳感光路連接黃（橙）跳線(xiàn)：短插芯-激光器，長(zhǎng)插芯--結(jié)構(gòu)件。橙跳線(xiàn)：短插芯-探測(cè)器，長(zhǎng)插芯-結(jié)構(gòu)件。螺旋測(cè)微器?初始位置目測(cè)發(fā)、收光纖對(duì)齊光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord3調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流

開(kāi)機(jī)，選擇2mA步長(zhǎng)，增加驅(qū)動(dòng)電流到最大值，約30mA工作電壓、電流，光功率記錄工作電流光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord4收發(fā)光纖對(duì)準(zhǔn)調(diào)節(jié)

調(diào)四維架和橫向螺旋測(cè)微器，使發(fā)射端和接收端光纖端面靠近、對(duì)準(zhǔn)、同軸。主機(jī)液晶屏上顯示的光功率值光功率值光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord5測(cè)量縱向光纖位移傳感調(diào)制曲線(xiàn)沿縱向遠(yuǎn)離方向等間隔調(diào)節(jié)縱向螺旋測(cè)微器(10~50μm)，直到光功率值減小到接近零時(shí)停止實(shí)驗(yàn)。光功率變化情況螺旋測(cè)微器讀數(shù)和相應(yīng)光功率值ObjectiveOperationObservationRecord6測(cè)量橫向調(diào)制曲線(xiàn)發(fā)射端和接收端保持一定距離同軸。旋轉(zhuǎn)橫向螺旋測(cè)微器（每次移動(dòng)10μm）直到光功率值?0。光功率變化情況螺旋測(cè)微器讀數(shù)和相應(yīng)的功率值透射光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord7反射式傳感連接光路

更換結(jié)構(gòu)件中光纖頭，固定反射式光纖。另外兩頭分別與主機(jī)上的激光器和探測(cè)器相連接.縱向螺旋測(cè)微器反方向?0。光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord8反射對(duì)準(zhǔn)調(diào)節(jié)

調(diào)四維架和橫向螺旋測(cè)微器，使發(fā)射端和反射端面靠近、對(duì)準(zhǔn)、同軸。主機(jī)液晶屏上顯示的接收光纖光功率值光功率值ObjectiveOperationObservationRecord9

測(cè)量反射光纖位移傳感調(diào)制曲線(xiàn)

沿縱向遠(yuǎn)離方向等間隔調(diào)節(jié)縱向螺旋測(cè)微器(10~50μm)，直到光功率值?0。

光功率變化情況螺旋測(cè)微器讀數(shù)和相應(yīng)光功率值反射光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord10微彎傳感連接光路

用白色光纖跳線(xiàn)分別與主機(jī)上的激光器和探測(cè)器相連接。將光纖置于微彎加載夾具上。主機(jī)液晶屏上顯示的接收光纖光功率值光功率值，螺旋測(cè)微器讀數(shù)。光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ObjectiveOperationObservationRecord11

測(cè)量微彎光纖位移傳感調(diào)制曲線(xiàn)

以等間隔調(diào)節(jié)繼續(xù)旋進(jìn)螺旋測(cè)微器(50μm)，直到光功率值減小到接近0。

光功率變化情況螺旋測(cè)微器讀數(shù)和相應(yīng)光功率值注意：

調(diào)節(jié)測(cè)微螺桿時(shí)，要觀(guān)察光功率表，當(dāng)光功率值顯示接近零時(shí)停止實(shí)驗(yàn)，避免損壞光纖。微彎光纖位移傳感實(shí)驗(yàn)—數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理要求1.內(nèi)容要求-四條調(diào)制曲線(xiàn)：

①縱向透射式調(diào)制曲線(xiàn)

②橫向透射式調(diào)制曲線(xiàn)

③反射式

④微彎式調(diào)制調(diào)制曲線(xiàn)曲線(xiàn)。2.作圖要求

①作圖可以手工在坐標(biāo)紙上作圖，也可以使用計(jì)算機(jī)軟件作圖

②作圖必須按照作圖要求，要素齊備，圖線(xiàn)符號(hào)和標(biāo)注規(guī)范光纖位移傳