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光纤传感角度测量设计实验的原理

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2024/7/25 9:21:31

一、实验目的

1、了解并掌握光纤的基本原理

2、了解并掌握光纤传感角度测量工作原理

3、了解和掌握1602液晶屏使用方法;

4、了解和掌握51系列单片机工作原理,掌握基于51单片机的C语言程序编写及烧录方法;

二、实验器材

1MXY5001 光纤传感原理及应用综合实训平台1

2反射式传感光纤1

3、传感光纤支架1

4、光纤固定装置2

5、支杆3个;

6、滑块3个;

7、平面镜装置1个;

8、二维底座1个;

9、连接线若干;

三、实验原理

近年来,传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中,在这一过程中,光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能,例如:抗电磁干扰和原子辐射的性能,径细、质软、重量轻的机械性能;绝缘、无感应的电气性能;耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等,它能够在人达不到的地方(如高温区),或者对人有害的地区(如核辐射区),起到人的耳目的作用,而且还能超越人的生理界限,接收人的感官所感受不到的外界信息。

根据光纤在传感器中的作用,光纤传感器一般分为功能型和非功能型两类

利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成的传感器,称为功能型( functional fiberFF)传感器,又称为传感型传感器。这类传感器使用单模光纤,制造技术难度比较大,结构比较复杂,且调试困难。

光纤仅仅起传输光的作用,它在光纤端面或中间加装其他敏感元件感受被测量的变化,这类传感器称为非功能型( non - functional fiberNFF)传感器,又称为传光型传感器。它的工作原理是:光纤把测量对象辐射的光信号或测量对象反射、散射的光信号直接传导到光电元件上,实现对被测物理量的检测。为了获得较大的受光量和传输光的功率,这种传感器所使用的光纤主要是孔径大的阶跃多模光纤。该光纤传感器的特点是结构简单、可靠、技术上容易实现,便于推广应用,但灵敏度较低,测量精度也不高。在用途上,非功能型传感器要多于功能型传惑器,而且非功能型传感器的制作和应用比较容易,所以目前非功能型传感器品种较多。

本实验选用反射式光纤位移传感器,图9-1是反射式光纤位移传感器测量工作原理示意图;图中光纤采用Y型结构的两束光纤,一端合并组成光纤探头,另一端分为两支,分别作为光源光纤和接收光纤。光从光源耦合到光源光线,通过光纤传输,射向反射片,再被反射到接收光纤,最后由光电转换器接收。若光纤探头发出的光垂直打到反射体上,转换器接收到的光与反射体表面性质、反射体到光纤探头的距离有关。当反射表面性质确定后,接收到的反射光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。当反射体到光纤探头的距离确定后,接收到的反射光强还会随光纤探头与反射体的角度的变化而变化。


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