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光纖傳感角度測量設計實驗的原理

來源:天津夢祥原科技有限公司   2024年07月25日 09:21  

一、實驗目的

1、了解并掌握光纖的基本原理

2、了解并掌握光纖傳感角度測量工作原理

3、了解和掌握1602液晶屏使用方法;

4、了解和掌握51系列單片機工作原理,掌握基于51單片機的C語言程序編寫及燒錄方法;

二、實驗器材

1、MXY5001 光纖傳感原理及應用綜合實訓平臺1;

2、反射式傳感光纖1

3、傳感光纖支架1

4、光纖固定裝置2;

5、支桿3個;

6、滑塊3個;

7、平面鏡裝置1個;

8、二維底座1個;

9、連接線若干;

三、實驗原理

近年來,傳感器在朝著靈敏、精確、適應性強、小巧和智能化的方向發(fā)展。在這一過程中,在這一過程中,光纖傳感器這個傳感器家族的新成員倍受青睞。光纖具有很多優(yōu)異的性能,例如:抗電磁干擾和原子輻射的性能,徑細、質(zhì)軟、重量輕的機械性能;絕緣、無感應的電氣性能;耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學性能等,它能夠在人達不到的地方(如高溫區(qū)),或者對人有害的地區(qū)(如核輻射區(qū)),起到人的耳目的作用,而且還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。

根據(jù)光纖在傳感器中的作用,光纖傳感器一般分為功能型和非功能型兩類

利用光纖本身的某種敏感特性或功能制成的傳感器,稱為功能型( functional fiber,FF)傳感器,又稱為傳感型傳感器。這類傳感器使用單模光纖,制造技術難度比較大,結構比較復雜,且調(diào)試困難。

光纖僅僅起傳輸光的作用,它在光纖端面或中間加裝其他敏感元件感受被測量的變化,這類傳感器稱為非功能型( non - functional fiber,NFF)傳感器,又稱為傳光型傳感器。它的工作原理是:光纖把測量對象輻射的光信號或測量對象反射、散射的光信號直接傳導到光電元件上,實現(xiàn)對被測物理量的檢測。為了獲得較大的受光量和傳輸光的功率,這種傳感器所使用的光纖主要是孔徑大的階躍多模光纖。該光纖傳感器的特點是結構簡單、可靠、技術上容易實現(xiàn),便于推廣應用,但靈敏度較低,測量精度也不高。在用途上,非功能型傳感器要多于功能型傳惑器,而且非功能型傳感器的制作和應用比較容易,所以目前非功能型傳感器品種較多。

本實驗選用反射式光纖位移傳感器,圖9-1是反射式光纖位移傳感器測量工作原理示意圖;圖中光纖采用Y型結構的兩束光纖,一端合并組成光纖探頭,另一端分為兩支,分別作為光源光纖和接收光纖。光從光源耦合到光源光線,通過光纖傳輸,射向反射片,再被反射到接收光纖,最后由光電轉換器接收。若光纖探頭發(fā)出的光垂直打到反射體上,轉換器接收到的光與反射體表面性質(zhì)、反射體到光纖探頭的距離有關。當反射表面性質(zhì)確定后,接收到的反射光強隨光纖探頭到反射體的距離的變化而變化。當反射體到光纖探頭的距離確定后,接收到的反射光強還會隨光纖探頭與反射體的角度的變化而變化。


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