大学物理实验-拓展提高篇 课件 实验3.7-光纤位移传感实验

1光纤位移传感实验第一节实验原理大学物理实验——拓展提高篇物理实验教学中心光纤位移传感实验—背景1、光纤（1）结构1-纤芯，2-包层，3-涂覆层光纤位移传感实验—背景1、光纤（2）导光原理/v?pd=wisenatural&vid=2731185426043789111全内反射

？θc=？光纤位移传感实验—背景2、光纤传感概念传感=感、传、知、行光纤位移传感实验—背景2、光纤传感概念外部作用：压力、应变、位移温度、湿度电场、磁场辐射传输光信息：振幅、光强频率、波长、颜色相位偏振光纤位移传感实验—背景3、光纤传感特点与应用场景特点对应应用场景精度高，响应快，线性范围宽，重复性好精密测量场景易传输，损耗小遥感遥测安全性、可靠性好，抗电磁干扰强电力、石油、化工、冶金抗腐蚀，抗污染，抗老化户外场景体积小，重量轻，易安装小空间等特殊环境条件无源，被动探测，无扰被测量状无损测量场景参量转换方便力热声光电核等各种量可复用、可组网大范围网格化精确测量光纤位移传感实验—背景4、光纤传感应用实例光纤位移传感实验—背景4、光纤传感应用实例火灾报警管道监测水坝监测光纤位移传感实验—背景5、光纤传感新技术光纤倏逝波传感光子晶体光纤传感光纤位移传感实验—实验任务、实验目的、训练点测量三种光纤位移传感的调制曲线1.实验任务光纤位移传感实验—实验任务、实验目的、训练点测量三种光纤位移传感的调制曲线了解光纤的基本原理。学习并掌握与光纤传感相关概念和原理。了解光纤传感实验仪的基本使用方法，并会用该装置测定各种光纤传感现象。2.实验目的3.实验训练点光纤光路的正确连接；光纤光路相关仪器的正确使用；用作图法正确处理数据1.实验任务光纤位移传感实验—原理1、透射式光纤位移传感横向位移纵向位移角向位移差动位移光纤位移传感实验—原理1、透射式光纤位移传感光纤位移传感实验—原理I：接收光强；I0：发射光强SA：接收面积a0：纤芯半径r：接收端偏离光轴距离z：发收端轴向距离σ：参数，阶跃取1ξ：综合调制参数1、透射式光纤位移传感光纤位移传感实验—原理I：接收光强；I0：发射光强SA：接收面积a0：纤芯半径r：接收端偏离光轴距离z：发收端轴向距离σ：参数，阶跃取1ξ：综合调制参数1、透射式光纤位移传感光纤位移传感实验—原理1、透射式光纤位移传感I：接收光强；I0：发射光强SA：接收面积a0：纤芯半径r：接收端偏离光轴距离z：发收端轴向距离σ：参数，阶跃取1ξ：综合调制参数光纤位移传感实验—原理2、反射式光纤位移传感接收光强F、I、U光纤位移传感实验—原理3、微弯式光纤位移传感损耗系数：α：衰减系数ω：弯曲空间频率ωc：谐振弯曲频率L：微弯区长度A：微弯幅度19光纤位移传感实验第二节实验仪器大学物理实验——拓展提高篇物理实验教学中心光纤位移传感实验—仪器主要实验仪器、器件光纤激光器光源驱动组件、跳线若干光纤位移实验装置光纤位移传感实验—仪器1、光纤传感实验仪光纤位移传感实验—仪器2、光纤跳线短插芯-激光器长插芯-调节机构插座光纤位移传感实验—仪器3、透射式光纤位移传感光纤位移传感实验—仪器4、反射式光纤位移传感光纤位移传感实验—仪器5、微弯式光纤位移传感26光纤位移传感实验第三节实验内容大学物理实验——拓展提高篇物理实验教学中心光纤位移传感实验—实验内容ObjectiveOperationObservationRecord1仪器检查、记录仪器不正常时调整观察各仪器器件，状态是否正常记录仪器器件名称，主要仪器的型号和主要参数。实验时的环境参数光纤位移传感实验—实验内容ObjectiveOperationObservationR2透射式传感光路连接黄（橙）跳线：短插芯-激光器，长插芯--结构件。橙跳线：短插芯-探测器，长插芯-结构件。螺旋测微器►初始位置目测发、收光纤对齐光纤位移传感实验—实验内容ObjectiveOperationObservationRecord3调节驱动电流

开机，选择2mA步长，增加驱动电流到最大值，约30mA工作电压、电流，光功率记录工作电流光纤位移传感实验—实验内容ObjectiveOperationObservationRecord4收发光纤对准调节

调四维架和横向螺旋测微器，使发射端和接收端光纤端面靠近、对准、同轴。主机液晶屏上显示的光功率值光功率值光纤位移传感实验—实验内容ObjectiveOperationObservationRecord5测量纵向光纤位移传感调制曲线沿纵向远离方向等间隔调节纵向螺旋测微器(10~50μm)，直到光功率值减小到接近零时停止实验。光功率变化情况螺旋测微器读数和相应光功率值ObjectiveOperationObservationRecord6测量横向调制曲线发射端和接收端保持一定距离同轴。旋转横向螺旋测微器（每次移动10μm）直到光功率值►0。光功率变化情况螺旋测微器读数和相应的功率值透射光纤位移传感实验—实验内容ObjectiveOperationObservationRecord7反射式传感连接光路

更换结构件中光纤头，固定反射式光纤。另外两头分别与主机上的激光器和探测器相连接.纵向螺旋测微器反方向►0。光纤位移传感实验—实验内容ObjectiveOperationObservationRecord8反射对准调节

调四维架和横向螺旋测微器，使发射端和反射端面靠近、对准、同轴。主机液晶屏上显示的接收光纤光功率值光功率值ObjectiveOperationObservationRecord9

测量反射光纤位移传感调制曲线

沿纵向远离方向等间隔调节纵向螺旋测微器(10~50μm)，直到光功率值►0。

光功率变化情况螺旋测微器读数和相应光功率值反射光纤位移传感实验—实验内容ObjectiveOperationObservationRecord10微弯传感连接光路

用白色光纤跳线分别与主机上的激光器和探测器相连接。将光纤置于微弯加载夹具上。主机液晶屏上显示的接收光纤光功率值光功率值，螺旋测微器读数。光纤位移传感实验—实验内容ObjectiveOperationObservationRecord11

测量微弯光纤位移传感调制曲线

以等间隔调节继续旋进螺旋测微器(50μm)，直到光功率值减小到接近0。

光功率变化情况螺旋测微器读数和相应光功率值注意：

调节测微螺杆时，要观察光功率表，当光功率值显示接近零时停止实验，避免损坏光纤。微弯光纤位移传感实验—数据处理数据处理要求1.内容要求-四条调制曲线：

①纵向透射式调制曲线

②横向透射式调制曲线

③反射式

④微弯式调制调制曲线曲线。2.作图要求

①作图可以手工在坐标纸上作图，也可以使用计算机软件作图

②作图必须按照作图要求，要素齐备，图线符号和标注规范光纤位移传