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光纤传感器的特点和工作原理一、光纤传感器的特点：1.高灵敏度：光纤传感器可以实现高灵敏度的测量，在微小尺度下可以检测到微小变化，并将其转化为电信号输出。
2.多功能性：光纤传感器可以根据不同的应用需求进行设计和选择，可以实现温度、压力、形变、位移、流速、振动等多种物理量的测量和监测。
3.抗干扰性强：由于光纤传感器采用光学原理进行测量，光信号不易受到电磁干扰的影响，从而大大提高了传感系统的稳定性和抗干扰性。
4.远距离传输：光纤传感器的传输距离可以达到几公里，甚至更远，可以满足从传感位置到控制中心的长距离传输需求。
5.抗腐蚀性强：光纤传感器中的光缆材料一般为二氧化硅或光纤增强复合材料，具有抗腐蚀性、耐高温性和强韧性，适用于恶劣环境下的测量和监测。
6.体积小、重量轻：由于光纤传感器使用光学器件作为传感元件，所以整个传感器可以做得非常小巧轻便，便于安装和携带。
7.高精度：光纤传感器可以实现高精度的测量和检测，可以满足高要求的科研和工业应用。
二、光纤传感器的工作原理：1.光源：光源一般采用激光器、发光二极管或白炽灯，产生一束光信号。
2.传输介质：传输介质即为光纤，光纤由高折射率的芯心和低折射率的包层组成。
光信号会在光纤中以全内反射的方式传输。
3.光接收器：光接收器一般采用光电二极管或光电倍增管，用于接收光信号并将其转换为电信号输出。
当光纤传感器用于测量物理量时，会根据物理量的不同使用不同的传感技术。
例如，当光纤传感器用于温度测量时，可以使用基于热敏特性的传感技术，即通过测量光纤材料的热传导特性来推断温度的变化。
当光纤传感器用于压力测量时，可以使用基于光纤的布拉格光栅技术，即通过载荷的作用使光纤纳米尺度的周期结构发生畸变，进而引起光纤波导特性的变化，从而实现压力的测量。
总之，光纤传感器的工作原理是利用光学原理将待测物理量转化为光信号，然后通过光接收器将光信号转化为电信号输出，从而实现对物理量的测量和检测。
由于光纤传感器具有高灵敏度、多功能性、抗干扰性强、远距离传输、抗腐蚀性强、体积小、重量轻和高精度等特点，因此在各个领域都得到了广泛的应用。
光纤位移传感器原理
光纤位移传感器是一种基于光纤原理的测量设备，用于测量物体的位移或位移变化。
光纤位移传感器的原理是利用光纤的光传输特性来实现位移的测量。
光纤内部的光束在光纤中传输时会发生折射现象，当光纤受到外界力的作用使其发生位移时，光束的传输路径也会发生改变。
这种位移会导致光纤中的光信号产生相位变化或强度变化。
通过对光信号的相位或强度变化进行测量和分析，可以推断出光纤受到的位移大小。
通常，光纤位移传感器会利用干涉效应或散射效应来实现位移的测量。
在干涉式光纤位移传感器中，光纤会被分为两条光路，一条用作参考光路，另一条用于测量光路。
当物体位移引起光纤发生位移时，参考光路和测量光路中的光信号会发生干涉，产生干涉条纹。
通过测量干涉条纹的变化，可以推断出物体的位移大小。
在散射式光纤位移传感器中，光纤的位移会引起光信号的散射。
通过测量散射光的强度变化，可以推断出物体的位移大小。
光纤位移传感器具有灵敏度高、测量范围宽、精度高、抗干扰能力强等优点，在工业自动化、机械制造、航空航天等领域有广泛应用。
光纤传感器的位移特性研究【摘要】研究光纤位移传感器的工作原理和性能；测量光纤传感器位移时，电压值的大小并进行数据分析；研究光纤传感器的位移特性和电压值变化关系。
【关键词】光纤位移传感器光纤位移The research of displacement of Fibre Optical SensorsWang xuyu，Xu tianwen，Zhang tao【Abstract】Understand and master the fiber optic displacement sensor works and performance；and at different fiber optic sensor displacement，measure the voltage value of the voltage and then analysis it；understanding of the changes in the relationship between the displacement characteristic of the fiber optic sensor and the voltage values.【Keywords】Fibre Optical Sensors；Fibre Optical’s displacement引言：测量光纤传感器在不同的位移时，其输出电压的定性关系。
进一步认识光纤传感器，了解影响光纤传感器正常工作的因素。
1. 基本原理本试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。
传感实验总结传感器技术与应用这门课虽只历时八周，但这却是第一次理论与实践结合能同步的专业课。
实验室去了两次，也做了很久，然自己想法甚多，多么渴望能多做些实验让自己所学的理论知识活起来。
这次试验主要做了四个实验：差动变压器的位移特性、电容式传感器的位移特性、电涡流传感器的位移特性、光纤传感器的位移特性。
下面分别说明：一．差动变压器的性能实验１.实验目的：了解差动变压器的工作原理及特性。
２. 基本原理：差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段和三段式，本实验是三段式结构。
当传感器随着被测体移动时，由于初级线圈（做为差动变压器激励用，相当于变压器原边）和次级线圈（由两个结构尺寸和参数相同的线圈反相串接而成，相当于变压器副边）之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级反向串接（同名端连接），就引出差动输出。
其输出电势反映出被测体的移动量。
３. 需用器件与单元：差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器、差动变压器、音频信号源、直流电源（音频振荡器）、电压表。
４.实验步骤：１）根据图1－1，将差动变压器装在差动变压器实验模板上。
图1－1 差动变压器电容传感器安装示意图２）在模块上按图1－２接线，音频振荡器信号必须从主控箱中的Lv端子输出，调节音频振荡器的频率，输出频率为4－5KHz（可用主控箱的频率表输入Fin来监测）。
调节输出幅度为峰－峰值Vp-p＝2V（可用示波器监测：X轴为0.2ms/div）。
图中1、2、3、4、5、6为连接线插座的编号。
接线时，航空插头上的号码与之对应。
当然不看插孔号码，也可以判别初次级线圈及次级同名端。
判别初次线图及次级线圈同中端方法如下：设任一线圈为初级线圈，并设另外两个线圈的任一端为同名端,按图1—2接线。
当铁芯左、右移动时，观察示波器中显示的初级线圈波形，次级线圈波形，当次级波形输出幅度值变化很大，基本上能过零点，而且相应与初级线圈波形（Lv音频信号Vp-p＝2ｖ波形）比较能同相或反相变化，说明已连接的初、次级线圈及同名端是正确的，否则继续改变连接再判别直到正确为止。
仪器与电子学院实验报告（操作性实验）班级： 学号： 学生姓名：实验题目：反射式光纤位移传感器特性实验一、实验目的1）掌握反射光纤位移传感器工作原理； 2）掌握反射光纤位移传感器静态特性标定方法。
二、实验仪器及器件光纤、光电转换器、光电变换器、电压表、支架、反射片、测微仪。
三、实验内容及原理反射式光纤位移传感器的工作原理如图3所示，光纤采用Y 型结构，两束多模光纤一端合并组成光纤探头，另一端分为两束，分别作为接收光纤和光源光纤，光纤只起传输信号的作用。
当光发射器发生的红外光，经光源光纤照射至反射体，被反射的光经接收光纤至光电转换元件将接收到的光信号转换为电信号。
其输出的光强决定于反射体距光纤探头的距离，通过对光强的检测而得到位移量。
图1 反射式光纤位移传感器原理及输出特性曲线四、实验步骤1、观察光纤结构：本仪器中光纤探头为半圆型结构，由数百根光导纤维组成，一半为光源光纤，一半为接收光纤。
2、将原装电涡流线圈支架上的电涡流线圈取下，装上光纤探头，探头对准镀铬反射片(即电涡流片)。
3、振动台上装上测微仪，开启电源，光电变换器Vo端接电压表。
旋动测微仪，带动振动平台，使光纤探头端面紧贴反射镜面，此时Vo输出为最小。
然后旋动测微仪，使反射镜面离开探头，每隔0.5mm取一Vo电压值填入下表，作出V—X曲线。
4、根据所测数据求出平均值后，在坐标纸上画出输出电压-位移特性曲线（分前坡和后坡），计算灵敏度S=，并在坐标纸上画出V—X关系线性、灵敏度、重复性、迟滞曲线。
五、实验测试数据表格记录表1六、实验数据分析及处理1、线性度：图2 线性曲线由于线性方程误差较大，又生成了多项式方程表2%46.119.21.00955max 1=-=∆=FS y e2、灵敏度:1314.0S =∆3、重复性：图3表3重复性误差重复性%28.219.205.0max ==∆=FS R y e4、迟滞表4迟滞%28.219.205.0e max ==∆=FS t y六、实验结论与感悟1、实验结论 灵敏度为1314.0S =∆ 非线性误差为%46.119.21.00955max 1=-=∆=FS y e重复性为%28.219.205.0max ==∆=FS R y e迟滞为%28.219.205.0e max ==∆=FS t y2、通过本次实验，我掌握了光纤传感器的基本工作原理及其静态标定方法。
实验报告：实验07（光纤传感器的位移测量及数值误差分析实验）实验一：光纤传感器位移特性实验一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能，测量其静态特性实验数据。
学会对实验测量数据进行误差分析。
二、基本原理：本实验采用的是传光型光纤，它由两束光纤混合后，组成Y 型光纤，半园分布即双D 分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。
两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测体相距X，由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体反射回来，另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量，而光电转换器转换的电量大小与间距X 有关，因此可用于测量位移。
三、器件与单元：主机箱、光纤传感器、光纤传感器实验模板、测微头、反射面。
四、实验数据：实验数据记录如下所示：表1光纤位移传感器输出电压与位移数据实验二：随机误差的概率分布与数据处理1.利用Matlab语句（或C语言），计算算术平均值和标准差（用贝塞尔公式）clc; clear;l=[20.42 20.43 20.40 20.43 20.42 20.43 20.39 20.30 20.40 20.43 20.42 20.41 20.39 20.39 20.40];%例2-22数据v0=l-mean(l)%残差列M1=mean(l)%算术平均值M2=std(l)%标准差计算结果数据分布2.利用Matlab语句（或C语言），用残余误差校核法判断测量列是否存在线性和周期性系统误差%残余误差校核法校核线性系统误差N=length(l)%原数组长度if(mod(N,2))%求数组半长K=(N+1)/2elseK=(N)/2endA1=0;delta=0;%delta=A1-A2for i=1:K;%计算前半部分残差和A1=A1+v0(i);endA2=0;for j=K+1:N;%计算后半部分残差和A2=A2+v0(j);endA1;A2;fprintf('Delta校核结果\n');delta=A1-A2%校核结果%阿贝-赫梅特准则校核周期性系统误差u=0for i=1:N-1;u=u+v0(i)*v0(i+1);endu=abs(u)if((u-sqrt(N-1)*M30)>0)fprintf('存在周期性系统误差\n');elsefprintf('未发现周期性系统误差\n');end运行结果可见delta近似于0，由马利克夫准则可知，此案例中应用的残余误差校核法无法确定是否存在系统误差。
黑龙江科技学院 综合性、设计性实验报告实验项目名称：光纤传感器位移特性实验所属课程名称：传感器工程实践实验日期：2013年月日班级学号姓名成绩电气与控制工程学院实验室实验概述：【实验目的及要求】【实验目的】1、通过实验使学生掌握各种传感器的工作原理；2、掌握传感器的特性测试方法；3、掌握传感器的特性实验数据处理方法；4、培养和提高学生传感器特性测试系统设计和分析的能力；5、通过该课程的学习扩大学生知识面，为今后的研究和技术工作打下坚实的基础。
【设计要求】1、掌握传感器的工作原理、测量电路的原理；2、通过传感器特性系统的设计，多方面知识综合应用，全面提高能力；3、为今后从事传感器工程方面的工作打下基础。
【实验原理】1、传感器特性测试系统框图：2、传感器测量电路原理图：3、传感器特性测试系统的工作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，因此光纤传感器可用于测量位移。
【实验环境】（使用的软件）工具：直线位移执行器、光纤传感器、光纤传感器测量系统、数字电压表、测微头软件：特性软件SET2003实验内容：【实验方案设计】设计要点：光纤传感器是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。
由光发送器发出的光经源光纤引导至敏感元件。
这时，光的某一性质受到被测量的调制，已调光经接收光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，最后经信号处理得到所期待的被测量。
在光纤传感器特性测试实验中应注意以下几点：1）光纤位移传感器具有前坡（0→最大），后坡（最大→最小）的原始输出特性。
2）外界光对测量具有一定影响，操作时应避免人员走动产生的光干扰。
光纤位移传感器实验报告光纤位移传感器实验报告引言光纤位移传感器是一种基于光纤传输原理的高精度测量设备，广泛应用于机械、航空航天、电子等领域。
本实验旨在通过搭建光纤位移传感器实验装置，探究其原理和性能，并对其进行实际应用测试。
一、实验装置搭建实验装置主要由光源、光纤传输线、光纤接收器和信号处理器组成。
首先，将光源连接到光纤传输线的一端，然后将另一端连接到光纤接收器。
在实验过程中，需要保证光纤传输线的稳定性和光源的亮度。
信号处理器用于接收光纤传输线传输过来的信号，并将其转化为位移数值。
二、原理分析光纤位移传感器的工作原理基于光的传输特性。
光纤传感器通过测量光纤中的光信号的强度变化来确定位移的大小。
当物体发生位移时，光纤中的光信号会受到干扰，从而导致光强度的变化。
通过测量光强度的变化，可以计算出位移的数值。
三、性能测试1. 精度测试为了测试光纤位移传感器的精度，我们将其与一个标准测量仪器进行对比。
首先，我们将标准测量仪器测量得到的位移数值作为参考值，然后使用光纤位移传感器进行测量。
通过对比两者的测量结果，可以评估光纤位移传感器的精度。
2. 灵敏度测试光纤位移传感器的灵敏度是指其对位移变化的响应能力。
我们可以通过改变物体的位移大小，然后观察光纤位移传感器的输出值来测试其灵敏度。
在实验中，我们可以逐渐增加物体的位移，然后记录下光纤位移传感器的输出值。
通过分析数据，可以得出光纤位移传感器的灵敏度。
3. 稳定性测试光纤位移传感器的稳定性是指其在长时间使用过程中的性能表现。
为了测试稳定性，我们可以将光纤位移传感器连接到一个振动平台上，然后进行长时间的振动测试。
通过观察光纤位移传感器的输出值，可以评估其在振动环境下的稳定性。
四、实际应用光纤位移传感器在实际应用中具有广泛的用途。
例如，在机械领域，光纤位移传感器可以用于测量机械零件的位移，以确保其工作正常。
在航空航天领域，光纤位移传感器可以用于测量飞机结构的变形，以确保飞机的安全性。
传感器如何用于测量物体的位置偏移和变形？一、光纤传感器的应用：光纤传感器是一种利用光信号来测量物体位置偏移和变形的高精度传感器。
其工作原理是通过纤维内部的光信号改变来检测物体的位置变化。
光纤传感器具有高灵敏度、高分辨率、抗电磁干扰等优点，在工业生产中得到广泛应用。
1. 光纤传感器测量位置偏移光纤传感器可以通过光纤长度的改变来测量物体的位置偏移，这是因为光纤长度的变化会引起光信号传播时间的变化。
当物体发生位置偏移时，会拉伸或压缩光纤，导致纤芯内部的光信号传播时间发生变化。
通过测量光信号传播时间的变化，可以计算出物体的位置偏移量。
2. 光纤传感器测量物体变形光纤传感器还可以通过测量纤芯内部光信号的强度变化来检测物体的变形情况。
当物体发生变形时，会导致光纤的弯曲或拉伸，进而改变光信号的传播路径和传播损耗。
通过测量光信号的强度变化，可以判断物体的变形程度。
二、应变传感器的应用：应变传感器是一种常用的用于测量物体位置偏移和变形的传感器。
其工作原理是通过物体内部的应变导致电阻或电容的变化来检测位置偏移和变形。
1. 应变传感器测量位置偏移应变传感器可以通过测量物体内部材料的应变变化来判断位置偏移。
当物体发生位置偏移时，内部材料会产生应变，导致电阻或电容的变化。
通过测量电阻或电容的变化，可以计算出物体的位置偏移量。
2. 应变传感器测量物体变形应变传感器还可以通过检测物体内部材料的应变变化来测量物体的变形情况。
当物体发生变形时，内部材料会发生应变，导致电阻或电容的变化。
通过测量电阻或电容的变化，可以判断物体的变形程度。
三、压力传感器的应用：压力传感器也可以用于测量物体位置偏移和变形。
压力传感器通过检测物体上施加的压力大小来间接测量位置偏移和变形。
1. 压力传感器测量位置偏移压力传感器可以通过测量物体上施加的压力大小来判断位置偏移。
当物体发生位置偏移时，会导致施加在物体上的压力分布发生变化。
通过测量压力传感器的输出信号，可以计算出物体的位置偏移量。
实验报告：实验07（光纤传感器的位移测量与及数值误差分析实验）实验一：光纤传感器位移特性实验一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能，测量其静态特性实验数据。
学会对实验测量数据进行误差分析。
二、基本原理：本实验采用的是传光型光纤，它由两束光纤混合后，组成Y 型光纤，半园分布即双D 分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。
两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测体相距X，由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体反射回来，另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量，而光电转换器转换的电量大小与间距X 有关，因此可用于测量位移。
三、器件与单元：主机箱、光纤传感器、光纤传感器实验模板、测微头、反射面。
四、实验数据：实验数据记录如下所示：表1光纤位移传感器输出电压与位移数据实验二：随机误差的概率分布与数据处理1.利用Matlab语句（或C语言），计算算术平均值和标准差（用贝塞尔公式）clc; clear;l=[20.42 20.43 20.40 20.43 20.42 20.43 20.39 20.30 20.40 20.43 20.42 20.41 20.39 20.39 20.40];%例2-22数据v0=l-mean(l)%残差列M1=mean(l)%算术平均值M2=std(l)%标准差计算结果数据分布2.利用Matlab语句（或C语言），用残余误差校核法判断测量列是否存在线性和周期性系统误差%残余误差校核法校核线性系统误差N=length(l)%原数组长度if(mod(N,2))%求数组半长K=(N+1)/2elseK=(N)/2endA1=0;delta=0;%delta=A1-A2for i=1:K;%计算前半部分残差和A1=A1+v0(i);endA2=0;for j=K+1:N;%计算后半部分残差和A2=A2+v0(j);endA1;A2;fprintf('Delta校核结果\n');delta=A1-A2%校核结果%阿贝-赫梅特准则校核周期性系统误差u=0for i=1:N-1;u=u+v0(i)*v0(i+1);endu=abs(u)if((u-sqrt(N-1)*M30)>0)fprintf('存在周期性系统误差\n');elsefprintf('未发现周期性系统误差\n');end运行结果可见delta近似于0，由马利克夫准则可知，此案例中应用的残余误差校核法无法确定是否存在系统误差。
光纤传感器的位移特性实验报告
本文将分析光纤传感器的位移特性实验，介绍器件本身的特性、参数设置、实验方法，测试数据以及实验结果。
光纤传感器是一种新兴的技术，它主要利用光纤的光学特性和检测技术来检测运动物体的物理位移，以及其他物理变化。
它具有小尺寸、低功耗、设备安装方便、非接触式等优点，可用于检测、控制和监视过程中的各种参数，在机器人技术、航空航天技术、发动机控制系统、安全监测、绿色能源等领域中有广泛的应用。
本实验使用的特定型号的光纤传感器器件是由XXX公司生产的，采用高精度表面贴装工艺，结构小巧，反应迅速，适合作为精密机械设备中的传感器使用。
此款器件采用单模光纤非接触式测量，最大位移量可达到±100mm，分辨率为1m以下，误差低于1%。
为了测试光纤传感器的位移特性，设计了一个由钢丝和支架组成的测试装置，将光纤传感器的光路安装在测试装置的两个固定点上，模拟了实际工作环境中的物理位移，测试装置还具有一定的可调性，可以满足不同的测试要求。
根据实验设计，将光纤传感器安装在协调测试装置上，通过实验室校验系统调节设备参数，如增益和温度，以保证测量结果的准确性，将器件设置为双轴平行模式，然后选择不同增益，模拟不同物理位移。
在每组测试中，模拟的位移值为10mm，20mm，30mm，40mm，50mm，60mm，70mm，80mm，90mm，100mm；每组测试都重复进行了三次，以获得有效的测量结果。
根据测量结果，绘制出光纤传感器的位移特性
图，将量测到的位移值与模拟的位移值进行比较，以确定光纤传感器的准确度。
实验结果表明，在测量范围内，光纤传感器的实测位移与模拟位移之间的误差在1μm以内，无论是在纵轴还是横轴方向，测量精度均达到了预期的要求。
光纤传感器位移特性实验.doc
实验目的：
1.了解光纤传感器的工作原理
2.学习光纤传感器在位移测量中的应用
实验原理：
光纤传感器是利用光的特性来实现测量的一种传感器。
它利用光纤中光的传输特性，通过改变光路长度来测量被测量体的位移，具有高灵敏度、线性范围宽等优点。
在位移测量中，光纤传感器通过测量出光纤的长度变化来实现位移的测量。
由于光纤的长度变化与被测量体的位移量成正比，因此可以通过测量光纤的长度变化来得出被测量体的位移量。
实验器材：
2.控制器
3.被测物体
实验步骤：
1.将光纤传感器连接至控制器
2.将被测物体固定在平面上
3.通过手动移动被测物体，记录下不同位置时传感器的输出值
4.根据记录数据，计算出被测物体的位移量
实验注意事项：
1.实验过程中，应按照说明书正确使用光纤传感器
2.实验中应注意安全，避免触电等事故的发生
3.在记录数据时，应注意保证数据精确性
实验结果：
通过实验，我们得到了不同位置下光纤传感器的输出数据，根据数据计算得出被测物体的位移量。
实验结果表明，光纤传感器可以准确地测量物体的位移量，并且具有高灵敏度、线性范围宽等优点。
结论：
光纤传感器是一种高精度、高灵敏度的传感器，在位移测量中有着广泛的应用。
通过本次实验，我们了解了光纤传感器的工作原理，学习了其在位移测量中的应用，并且掌握了其在位移测量中的特性。
光纤位移/压力传感特性的研究摘要：本实验主要研究LED 光源的I-P 特性，光纤纤端光场的径向分布，光纤纤端光场的轴向分布，反射式光纤位移传感，以及微弯式光纤位移传感的特性。
关键词：光纤 I-P 特性 光场分布 位移传感引言：近年来，光纤传输由于其宽频带，低消耗，重量轻，抗干扰能力强，保真度高等优点而被广泛应用于医学，装饰，汽车，船舶等诸多领域。
本实验采用控制变量的方法，定量研究光纤纤端光场的径向、轴向分布，以及反射式、微弯式光纤的位移传感特性，从而让学生更好地掌握光纤的传输特性和应用方式。
实验原理 • 原理 1、 透射调制对于多模光纤，光纤端出射光场的场强分布由下式决定(,)23/222(/)1tan 002•exp 23/222(/)1tan 00I r z Z a a c r Z a a c πζσθζσθΦ=⎡⎤+⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎡⎤+⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦式中，0I 为由光源耦合进入发送光纤中的光强，(,)r z Φ为纤端光场中位置(,)r Z 处的光通量密度，σ为一表征光纤折射率分布的相关参数，对于阶跃光纤，1σ=，0a 为光纤芯半径，ζ为与光源种类、光源跟光纤耦合情况有关的调制参数，c θ为光纤的最大出射角。
如果将同种光纤置于发送光纤纤端出射光场中作为探测接收器时，所接收到的光强可表示为20(,)(,)exp 22()()Ir I r z r z ds ds z z s s πωω⎡⎤⎢⎥=Φ=⎰⎰⎰⎰⎢⎥⎣⎦式中3/2(/)()1tan 00z z a a c ωσζθ⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦式中，S 为接受光面，即纤芯面。
在光纤端出射光场的远场区，为简便计，可将接收光纤端面中心点处的光强作为整个纤芯面上的平均光强，在这种近似下，得到在接受光纤终端所探测到的光强公式为20(,)exp 22()()SIr I r z z z πωω⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎣⎦透射调制时，通常入射光纤面不动，而接收光纤可以作纵（横）向位移。
光纤位移/压力传感特性的研究摘要：本实验主要研究LED 光源的I-P 特性，光纤纤端光场的径向分布，光纤纤端光场的轴向分布，反射式光纤位移传感，以及微弯式光纤位移传感的特性。
关键词：光纤 I-P 特性 光场分布 位移传感引言：近年来，光纤传输由于其宽频带，低消耗，重量轻，抗干扰能力强，保真度高等优点而被广泛应用于医学，装饰，汽车，船舶等诸多领域。
本实验采用控制变量的方法，定量研究光纤纤端光场的径向、轴向分布，以及反射式、微弯式光纤的位移传感特性，从而让学生更好地掌握光纤的传输特性和应用方式。
实验原理 • 原理 1、 透射调制对于多模光纤，光纤端出射光场的场强分布由下式决定(,)23/222(/)1tan 002•exp 23/222(/)1tan 00I r z Z a a c r Z a a c πζσθζσθΦ=⎡⎤+⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎡⎤+⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦式中，0I 为由光源耦合进入发送光纤中的光强，(,)r z Φ为纤端光场中位置(,)r Z 处的光通量密度，σ为一表征光纤折射率分布的相关参数，对于阶跃光纤，1σ=，0a 为光纤芯半径，ζ为与光源种类、光源跟光纤耦合情况有关的调制参数，c θ为光纤的最大出射角。
如果将同种光纤置于发送光纤纤端出射光场中作为探测接收器时，所接收到的光强可表示为20(,)(,)exp 22()()Ir I r z r z ds ds z z s s πωω⎡⎤⎢⎥=Φ=⎰⎰⎰⎰⎢⎥⎣⎦式中3/2(/)()1tan 00z z a a c ωσζθ⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦式中，S 为接受光面，即纤芯面。
在光纤端出射光场的远场区，为简便计，可将接收光纤端面中心点处的光强作为整个纤芯面上的平均光强，在这种近似下，得到在接受光纤终端所探测到的光强公式为20(,)exp 22()()SIr I r z z z πωω⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎣⎦透射调制时，通常入射光纤面不动，而接收光纤可以作纵（横）向位移。
光纤传感器位移特性实验报告一、实验目的：了解反射式光纤位移传感器的原理与应用。
二、实验仪器：光纤位移传感器模块、Y型光纤传感器、测微头、反射面、直流电源、数显电压表。
三、实验原理：反射式光纤位移传感器是一种传输型光纤传感器。
其原理如图36-1所示：光纤采用Ｙ型结构，两束光纤一端合并在一起组成光纤探头，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纤，通过光纤传输，射向反射面，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接收到的光源与反射体表面的性质及反射体到光纤探头距离有关。
当反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。
显然，当光纤探头紧贴反射面时，接收器接收到的光强为零。
随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。
反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量，具有探头小，响应速度快，测量线性化（在小位移范围内）等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。
图36-1 反射式光纤位移传感器原理图36-2 光纤位移传感器安装示意图四、实验内容与步骤1．光纤传感器的安装如图36-2所示，将Y型光纤安装在光纤位移传感器实验模块上。
探头对准镀铬反射板，调节光纤探头端面与反射面平行，距离适中；固定测微头。
接通电源预热数分钟。
2．将测微头起始位置调到14cm处，手动使反射面与光纤探头端面紧密接触，固定测微头。
3．实验模块从主控台接入±15V电源，打开实验台电源。
4．将模块输出“Uo”接到直流电压表（20V档），仔细调节电位器Rw使电压表显示为零。
5．旋动测微器，使反射面与光纤探头端面距离增大，每隔０.1ｍｍ读出一次输出电压Ｕ值，并记录。
光纤传感器位移特性曲线X/mmU o /VX /mmU o /V光线位移传感器特性曲线五、数据记录与分析 1、数据记录表格 2、用matlab 绘制的X-Uo 曲线图3、由上图知光纤传感器大致的线性范围为：0.3mm-0.9mm4、灵敏度和非线性误差的计算拟合直线y = p1*x + p2 p1 = 1.1194 p2 = -0.040667 由图读出Δm=0.0376故灵敏度S＝ΔU/ΔX=p1=1.1194v/mm非线性误差δf=(0.0376/1.06) ×100％=3.54%六、实验报告1．根据所得的实验数据，确定光纤位移传感器大致的线性范围，并给出其灵敏度和非线性误差。
光纤传感器的位移特性实验报告
一、实验目的
了解光纤位移传感器的工作原理和性能。
二、基本原理
本实验采用的是传光型光纤，它由两束光纤混合后，组成Y型光纤，半园分布即双D型一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。
两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测体相距X，由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体反射回来，另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量，而光电转换器转换的电量大小与间距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、直流源、反射面。
四、实验步骤
1、根据图1-6安装光纤位移传感器，二束光纤插入实验板上的座孔上。
其内部已和发光管D及光电转换管T 相接。
图1-6光纤传感器安装示意图
2、将光纤实验模板输出端V O1与数显单元相连，见图1-7。
图1-7光纤传感器位移实验接线图
2、调节测微头，使探头与反射面圆平板接触。
3、实验模板接入±15V电源，合上主控箱电源开关，调R W、使数
显表显示为零。
4、旋转测微头，被测体离开探头，每隔0.1mm读出数显表值，
将其填入表1-4。
表1-4光纤位移传感器输出电压与位移数据
X（mm）
V(v)
5、根据表9－1数据，作光纤位移传感器的位移特性，计算在量
程1mm时灵敏度和非线性误差。
五、实验数据处理
1、实验数据：
X(mm) 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 V（v）0.00 0.08 0.19 0.32 0.45 0.59 0.76 0.92 1.13 1.27 X(mm) 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 V（v） 1.39 1.50 1.59 1.65 1.70 1.78 1.84 1.88 1.91 1.91
2、光纤传感器位移与输出电压特性曲线：
3、1mm时的灵敏度与非线性误差：
用最小二乘法拟合的直线为：y=0.1458x−0.2295
灵敏度为0.1458V/mm
在0.45mm处取最大相对误差为：0.07V
非线性误差为：
0.07
×100%=5.04%
1.39
六、思考题
光纤位移传感器测位移时对被测体的表面有些什么要求？
答：表面要干净没有污点，而且光洁度要好；再因为一定要可以反射光，因此一定不能出现黑色表面的情况。
