光纤传感器测量振动实验.

《传感技术综合实验单元》实验指导书一、电子测量与检测实验须知传感技术综合实验的目的使学生在掌握各类传感器的理论及其检测技术、信号调理电路和光电检测技术基础上，能合理选择和利用传感器测量各种工程上常见的物理量。

这是本专业本科学生必须掌握的基本技能。

要求学生通过实际操作，培养独立思考、独立分析和独立实验的能力。

为使实验正确、顺利地进行，并保证实验设备、仪器仪表和人身的安全，在做检测与转换技术实验时，需知以下内容。

1．实验预习实验前，学生必须进行认真预习，掌握每次实验的目的、内容、线路、实验设备和仪器仪表、测量和记录项目等，做到心中有数，减少实验盲目性，提高实验效率。

2．电源（1）实验桌上通常设有单相（或三相）交流电源开关和直流电源开关，由实验室统一供电，实验前应弄清各输出端点间的电压数值。

（2）实验桌（或仪器）上配有直流稳压电源，在接入线路之前应调节好输出电压数值，使之符合实验线路要求。

特别是在实验线路中，严禁将超过规定电压数值的电源接入线路运行。

（3）在进行实验线路的接线、改线或拆线之前，必须断开电源开关，严禁带电操作，避免在接线或拆线过程中，造成电源设备或部分实验线路短路而损坏设备或实验线路元器件。

3．实验线路（1）认真熟悉实验线路原理图，能识图并能按图接好实验线路。

（2）实验线路接线要准确、可靠和有条理，接线柱要拧紧，插头与线路中的插孔的结合要插准插紧，以免接触不良引起部分线路断开。

（3）线路中不要接活动裸接头，线头过长的铜丝应剪去，以免因操作不慎或偶然原因而触电，或使线路造成意想不到的后果。

（4）线路接好后，应先由同组同学相互检查，然后请实验指导教师检查同意后，才能接通电源开关，进行实验。

4．仪器仪表（1）认真掌握每次实验所用仪器仪表的使用方法、放置方式（水平或垂直），并要清楚仪表的型号规格和精度等级等。

（2）仪器仪表与实验线路板（或设备）的位置应合理布置，以方便实验操作和测量。

（3）仪器仪表上的旋钮有起止位置，旋转时用力要适度，到头时严禁强制用力旋转，以免损坏旋钮内部的轴及其连接部分，影响实验进行。

振动测试理论和方法综述振动测试是一种通过测量结构物或系统的振动特性来评估其性能和健康状况的测试方法。

它在许多领域中都具有重要的应用，包括机械工程、航空航天、汽车工程、建筑工程等。

本文将对振动测试的理论和方法进行综述，以便读者了解振动测试的基本原理和常用技术。

首先，我们来了解一下振动测试的基本原理。

振动是物体或系统在其平衡位置附近发生的周期性运动。

通过测量物体或系统的振动特性，我们可以获取到其振动频率、振动模态、振动幅值等信息。

这些信息可以用于评估结构物或系统的稳定性、动态特性、故障诊断等。

在振动测试中，常用的方法包括模态测试、频率响应测试和振动传感器测试。

模态测试是一种通过激励结构物的振动来确定其固有频率和振型的方法。

它通常使用冲击激励或激励信号来激发结构物的振动，并通过加速度传感器或位移传感器来测量振动响应。

频率响应测试是一种通过将一系列频率变化的激励信号输入到结构物中，并测量响应信号来获取频率响应函数的方法。

振动传感器测试是一种通过安装振动传感器来测量结构物的振动响应的方法。

振动传感器可以是加速度传感器、位移传感器或速度传感器，它们将结构物的振动转换为电信号，然后通过电子设备进行信号处理和分析。

除了传统的测试方法，近年来还出现了一些新的技术和方法，如滑动激励测试、光纤传感器测试和无损检测测试。

滑动激励测试是一种通过激发结构物的滑动振动来测量其动态特性的方法。

光纤传感器测试是一种使用光纤传感器来测量结构物或系统的振动的方法。

它的优点是具有高灵敏度、宽频率范围和免受电磁干扰的特点。

无损检测测试是一种通过使用非接触式技术来评估结构物或系统的健康状况的方法。

它可以检测和诊断结构物中的缺陷、损伤和故障，如裂纹、松动等。

在进行振动测试时，需要注意一些技术和方法的选择和应用。

首先，需要选择合适的激励方式和信号处理方法。

对于不同的结构物或系统，选择适当的激励方式和信号处理方法可以提高测试效果和数据质量。

其次，需要进行合理的实验设计和数据分析。

光纤传感实验光纤传感实验光纤特性的研究和应⽤是20世纪70年代末发展起来的⼀个新的领域。

光纤传感器件具有体积⼩、重量轻、抗电磁⼲扰强、防腐性好、灵敏度⾼等优点；⽤于测量压⼒、应变、微⼩折射率变化、微振动、微位移等诸多领域。

特别是光纤通信已经成为现代通信⽹的主要⽀柱。

光纤通信的发展极为迅速，新的理论和技术不断产⽣和发展。

因此，在⼤学物理实验课程中开设“光纤特性研究实验”已经成为培养现代⾼科技⼈才的必然趋势。

传感器是信息技术的三⼤技术之⼀。

随着信息技术进⼊新时期，传感技术也进⼊了新阶段。

“没有传感器技术就没有现代科学技术”的观点已被全世界所公认，因此，传感技术受到各国的重视，特别是倍受发达国家的重视，我国也将传感技术纳⼊国家重点发展项⽬。

光纤特性研究和应⽤是⼀门综合性的学科，理论性较强，知识⾯较⼴，可以激发学⽣对理论知识的学习兴趣，培养学⽣的实践动⼿和创新能⼒，光纤⼲涉系列实验教学的开设就显得⾮常重要了。

基于这个⽬的，我们对光纤⼲涉实验教学进⾏了初步探索，在此基础上，该实验还可以进⾏⼀些设计性及研究性实验。

⼀、实验⽬的1.了解光纤与光源耦合⽅法的原理；2.理解M —Z ⼲涉的原理和⽤途；了解传感器原理；3.实测光纤温度传感器实验数据。

⼆、实验仪器激光器及电源，光纤夹具，光纤剥线钳，激光功率计，五位调整架，显微镜，光纤传感实验仪，CCD 及显⽰器，等等三、实验原理光纤的基本结构如图1，它主要包括三层（⼯程上有时有四层或五层，图中是四层结构）：1.纤芯；2.包层；3.起保护作⽤的涂敷层；4.较厚的保护层。

纤芯和包层的折射率分别是1n 和2n ，如图2，为了使光线在光纤中图1.光纤剖⾯图传播，纤芯的折射率（1n ）必须⽐包层(2n )的折射率⼤，这样才会产⽣全反射。

光线1以θ⾓⼊射在光纤端⾯上，光线经折射后进⼊光纤，以?⾓⼊射到纤芯和包层间的光滑界⾯上。

只要我们选择适当的⼊射⾓θ，总可以使?⾓⼤于临界⾓m ?，m ?的⼤⼩由公式)/arcsin(12n n m =?决定，使光线1在界⾯上发⽣全反射。

光纤声波测试方法振动液柱法
光纤声波测试方法是一种用于检测材料性能的先进技术，其中
振动液柱法是其中一种重要的测试方法。

振动液柱法利用光纤声波
传感器和振动液柱的相互作用，可以实现对材料的精密测试和分析。

在振动液柱法中，光纤声波传感器被用来监测材料中的声波传
播情况。

当材料受到外部振动或应力时，会产生声波，这些声波通
过材料传播并被光纤声波传感器捕获。

通过分析捕获到的声波信号，可以得到材料的各种性能参数，如弹性模量、波速、损耗等。

振动液柱法在材料测试中具有许多优势。

首先，它可以实现对
材料性能的非接触式测试，不会对材料本身造成损伤。

其次，由于
光纤声波传感器的高灵敏度和高分辨率，振动液柱法可以实现对微
小振动和微小变形的检测，对于一些特殊材料的测试具有独特优势。

另外，振动液柱法还可以实现对材料的动态性能进行实时监测，对
于动态载荷下材料性能的研究具有重要意义。

总之，光纤声波测试方法中的振动液柱法是一种非常重要的测
试手段，它在材料性能测试和分析中具有广泛的应用前景。

随着科
学技术的不断发展，相信振动液柱法将会在材料研究领域发挥越来越重要的作用。

一、实验目的1. 了解光纤传感的基本原理和特点。

2. 掌握光纤传感器的实验操作方法和数据采集技巧。

3. 分析光纤传感器在实际应用中的性能和适用范围。

二、实验原理光纤传感器是一种基于光波导原理的传感器，利用光纤传输光信号，实现对被测量的物理量的检测。

光纤传感器具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、防腐性好、灵敏度高等优点，广泛应用于压力、应变、温度、位移等物理量的测量。

本实验主要涉及以下几种光纤传感器：1. 光纤光栅传感器：利用光纤光栅对光波波长进行调制，实现对温度、应变等物理量的测量。

2. 光纤干涉传感器：利用光纤干涉原理，实现对位移、振动等物理量的测量。

3. 光纤激光传感器：利用光纤激光器发出的激光，实现对物体表面缺陷、气体浓度等物理量的测量。

三、实验仪器与材料1. 光纤传感实验仪2. 激光器及电源3. 光纤夹具4. 光纤剥线钳5. 宝石刀6. 激光功率计7. 五位调整架8. 显微镜9. 显示器四、实验步骤1. 光纤光栅传感器实验（1）搭建实验装置，连接光纤传感实验仪和激光器。

（2）调整实验参数，包括光栅长度、温度等。

（3）采集光纤光栅传感器的输出信号，分析光栅对光波波长的影响。

2. 光纤干涉传感器实验（1）搭建实验装置，连接光纤传感实验仪和光纤干涉仪。

（2）调整实验参数，包括干涉仪的间距、光程差等。

（3）采集光纤干涉传感器的输出信号，分析干涉条纹的变化规律。

3. 光纤激光传感器实验（1）搭建实验装置，连接光纤传感实验仪和光纤激光器。

（2）调整实验参数，包括激光功率、检测距离等。

（3）采集光纤激光传感器的输出信号，分析激光光束的传播特性。

五、实验结果与分析1. 光纤光栅传感器实验结果实验结果显示，随着温度的升高，光纤光栅传感器的反射光谱发生红移，反射光谱峰值波长随温度的变化率与光栅的折射率调制周期成正比。

这说明光纤光栅传感器可以实现对温度的精确测量。

2. 光纤干涉传感器实验结果实验结果显示，随着干涉仪间距的增加，干涉条纹的间距增大，条纹数减少。

一．光纤位移传感器的静态实验实验目的：了解光纤位移传感器的原理结构和性能实验原理：反射式光纤位移传感器的工作原理如图1所示。

光纤采用Y 型结构，两根光纤的一端合并在一起作为光纤探头，另一端一根作为光源光纤，一根作为接收光纤。

光纤只起传输信号的作用。

光发射器发出的红外光经光源光纤照射至反射面，被反射的光经接收光纤送至光电转换器将接收到的光信号转化为电信号。

接收光纤接收到的光强取决于反射体和光纤探头之间的距离，其定性关系如图2所示。

图1. 光纤位移传感器的原理图图2. 输出电压V 和X 的定性关系所需元器件：主副电源、差动放大器、F/V 表、光纤传感器、振动台 实验步骤：（1） 按图3的方式接线：因光电传感器的内部转换电路已经安装好了，所以可将电信号直接经差动放大器后输出。

F/V 表置2V 档、开启主副电源，差动放大器的增益调到最大。

输出电压X光源光纤反射面图3 光纤传感器实验的接线图（2）调节测微头，使光纤探头与反射片刚好接触，调节差动放大器的零位旋钮使得F/V表的读数尽量为零。

（3）旋转测微头，使得光纤探头逐渐远离反射面，观察输出电压的小—大—小的变化过程。

（4）重复步骤2。

旋转测微头，每隔0.2mm读出一个电压值，并填入下表。

（5）作出V—X曲线，计算灵敏度S=△V/△X及线性范围。

二光纤传感器测量电机转速的实验实验目的：了解光纤位移传感器的测速应用。

实验原理：在电机上贴有两片对称的反光片用于反射光源光纤的出射光。

当光纤探头对准反光片时，接收光纤可以接收到光源光纤的反射光，输出电路有电压输出；当光纤探头和黑色表面相对时，接收光纤中无反射光，输出信号近似为零。

当电机转动时，光纤探头的对准面将发生黑—白—黑—白的周期变化，于是光纤传感器的输出电压也将按照小—大—小—大的形式发生变化，即输出电压为脉冲信号。

根据电压脉冲的频率即可推算出电机的转速。

所需单元和部件：除（一）中所用的器件外，增加小电机和示波器。

一、实训背景随着工业生产、交通运输、建筑等领域对振动监测需求的不断提高，振动传感器在各个行业中的应用越来越广泛。

为了提高学生对振动传感器原理及实际应用的认识，我们开展了振动传感器实训课程。

本次实训旨在使学生掌握振动传感器的原理、性能特点、应用领域以及实验操作技能。

二、实训目的1. 了解振动传感器的原理和分类；2. 掌握振动传感器的性能指标和选用方法；3. 熟悉振动传感器的实验操作技能；4. 学会振动信号的分析和处理方法；5. 培养学生的实际操作能力和创新意识。

三、实训内容1. 振动传感器原理及分类本次实训首先介绍了振动传感器的原理，包括机械振动、声学振动、电磁振动和光电振动等。

接着，详细讲解了振动传感器的分类，如压电式、磁电式、电涡流式、光纤式等。

2. 振动传感器性能指标及选用方法实训过程中，我们对振动传感器的性能指标进行了详细介绍，如灵敏度、频率响应、非线性度、稳定性等。

同时，讲解了振动传感器的选用方法，使学生能够根据实际需求选择合适的传感器。

3. 振动传感器实验操作技能在实验环节，我们重点讲解了振动传感器的安装、调试和测量方法。

通过实际操作，使学生掌握了以下技能：（1）振动传感器的安装：了解传感器安装位置、注意事项以及安装方法；（2）振动传感器的调试：掌握传感器参数的调整方法，确保传感器正常工作；（3）振动信号的测量：学会使用振动传感器测量振动信号，并记录数据；（4）振动信号的分析：运用相关软件对振动信号进行频谱分析、时域分析等。

4. 振动信号的分析和处理方法实训过程中，我们介绍了振动信号的分析和处理方法，如快速傅里叶变换（FFT）、时域分析、频域分析等。

通过这些方法，使学生能够对振动信号进行深入分析，为振动监测和故障诊断提供依据。

四、实训成果通过本次振动传感器实训，学生取得了以下成果：1. 掌握了振动传感器的原理、分类、性能指标和选用方法；2. 熟悉了振动传感器的实验操作技能，提高了实际操作能力；3. 学会了振动信号的分析和处理方法，为振动监测和故障诊断奠定了基础；4. 培养了学生的创新意识，提高了团队协作能力。

压电式传感器测振动实验报告篇一：压电式传感器实验报告一、实验目的：了解压电传感器的测量振动的原理和方法。

二、基本原理：压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。

（观察实验用压电加速度计结构）工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上，由于压电效应，压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。

三、需用器件与单元：振动台、压电传感器、检波、移相、低通滤波器模板、压电式传感器实验模板。

双踪示波器。

四、实验步骤：1、压电传感器装在振动台面上。

2、将低频振荡器信号接入到台面三源板振动源的激励源插孔。

3、将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端，与传感器外壳相连的接线端接地，另一端接R1。

将压电传感器实验模板电路输出端Vo1，接R6。

将压电传感器实验模板电路输出端V02，接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出V0与示波器相连。

3、合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。

4、改变低频振荡器的频率，观察输出波形变化。

光纤式传感器测量振动实验一、实训目的：了解光纤传感器动态位移性能。

二、实训仪器：光纤位移传感器、光纤位移传感器实验模块、振动源、低频振荡器、通信接口（含上位机软件）。

三、相关原理：利用光纤位移传感器的位移特性和其较高的频率响应，用合适的测量电路即可测量振动。

四、实训内容与操作步骤1、光纤位移传感器安装如图所示，光纤探头对准振动平台的反射面，并避开振动平台中间孔。

2、根据“光纤传感器位移特性试验”的结果，找出线性段的中点，通过调节安装支架高度将光纤探头与振动台台面的距离调整在线性段中点（大致目测）。

3、参考“光纤传感器位移特性试验”的实验连线，Vo1与低通滤波器中的Vi 相接，低通输出Vo接到示波器。

4、将低频振荡器的幅度输出旋转到零，低频信号输入到振动模块中的低频输入。

5、将频率档选在6~10Hz左右，逐步增大输出幅度，注意不能使振动台面碰到传感器。

光纤传感实验光纤特性的研究和应用是20世纪70年代末发展起来的一个新的领域。

光纤传感器件具有体积小、重量轻、抗电磁干扰强、防腐性好、灵敏度高等优点；用于测量压力、应变、微小折射率变化、微振动、微位移等诸多领域。

特别是光纤通信已经成为现代通信网的主要支柱。

光纤通信的发展极为迅速，新的理论和技术不断产生和发展。

因此，在大学物理实验课程中开设“光纤特性研究实验”已经成为培养现代高科技人才的必然趋势。

传感器是信息技术的三大技术之一。

随着信息技术进入新时期，传感技术也进入了新阶段。

“没有传感器技术就没有现代科学技术”的观点已被全世界所公认，因此，传感技术受到各国的重视，特别是倍受发达国家的重视，我国也将传感技术纳入国家重点发展项目。

光纤特性研究和应用是一门综合性的学科，理论性较强，知识面较广，可以激发学生对理论知识的学习兴趣，培养学生的实践动手和创新能力，光纤干涉系列实验教学的开设就显得非常重要了。

基于这个目的，我们对光纤干涉实验教学进行了初步探索，在此基础上，该实验还可以进行一些设计性及研究性实验。

一、实验目的1.学习光纤数值孔径的物理含义、光纤与光源耦合方法的原理；2.理解M—Z干涉的原理和用途；了解传感器原理；3.实测光纤压力传感器和温度传感器实验数据。

二、实验仪器激光器及电源，光纤夹具，光纤剥线钳，宝石刀，激光功率计，五位调整架，显微镜，光纤传感实验仪，CCD及显示器，等等三、实验原理1．光纤数值孔径、光纤的耦合方法（1）光纤数值孔径光纤数值孔径是描述光纤与光源、探测器和其他光学器件耦合时的特性，它的大小反映光纤收集光的能力。

数值孔径是光纤传光性质的结构参数之一，是表示光学纤维集光能力的一个参量。

光在光纤中的传播可以用全反射原理来说明。

图1 光纤剖面图光纤的基本结构如图1，它主要包括三层（工程上有时有四层或五层，图中是四层结构）：1.纤芯；2.包层；3.起保护作用的涂敷层；4.较厚的保护层。

纤芯和包层的折射率分别是1n 和2n ，如图2，为了使光线在光纤中传播，纤芯的折射率（1n ）必须比包层(2n )的折射率大，这样才会产生全反射。

使用光纤传感器进行物理实验的技术要点光纤传感器是一种基于光的测量技术，通过光的传输和反射来感知和测量物理量。

在实验室中，光纤传感器可以应用于各种物理实验中，如温度、压力、位移等的测量。

在本文中，我们将讨论使用光纤传感器进行物理实验时的技术要点。

首先需要了解的是光纤传感器的工作原理。

光纤传感器的基本原理是光的传输和衰减现象。

光信号在光纤中传输时会受到外界物理量的影响，如温度的变化会引起光纤的膨胀或收缩，从而改变光信号的传输特性。

通过测量光信号的变化，我们可以得到物理量的信息。

在实验中选择合适的光纤传感器是非常重要的。

不同类型的物理量需要不同的传感器。

例如，对于温度的测量，我们可以选择光纤布拉格光栅传感器，它利用光栅的衍射效应来传输和测量温度变化。

而对于压力的测量，则可以选择光纤热敏传感器，它利用光纤的热胀冷缩特性来传输和测量压力变化。

在进行实验之前，需要对光纤传感器进行校准。

校准是为了确保传感器的准确性和稳定性。

校准的方法可以是对比法，即将光纤传感器与已知准确度的仪器进行比较。

校准的结果可以用来修正实际测量结果，提高测量的精确度。

在实验中，需要注意光纤传感器的安装和固定。

传感器的位置和固定方式对于测量结果有很大的影响。

例如，对于温度传感器，应将其安装在待测物体的表面，并使用导热胶将其固定，以确保传感器与物体之间的温度传递良好。

对于压力传感器，应选择适当的固定装置，以确保传感器能够正常传递和测量压力变化。

实验过程中还需要注意光纤传感器与其他元件的连接。

连接质量的好坏直接影响测量结果的准确性。

为了确保连接的牢固和稳定，可以使用光纤接插件来固定传感器与其他元件的连接。

此外，应将连接部分保持干燥和清洁，以避免光信号衰减或干扰。

在实验进行中，还需要注意实验环境的干扰。

实验室中通常存在一些干扰源，如电磁辐射、温度波动、振动等。

这些干扰源会影响光信号的传输和测量，导致测量结果的不准确。

为了减小干扰的影响，可以采取屏蔽措施，如使用屏蔽外壳来保护传感器，或将实验装置置于稳定的环境中进行测量。

第1篇一、实验背景随着科技的飞速发展，传感器技术在各个领域都得到了广泛的应用。

传感器作为一种将非电学量转换为电学量的装置，对于信息采集、处理和控制具有至关重要的作用。

本实验旨在通过一系列传感器实验，加深对传感器基本原理、工作原理和应用领域的理解。

二、实验目的1. 了解传感器的定义、分类和基本原理。

2. 掌握常见传感器的结构、工作原理和特性参数。

3. 熟悉传感器在信息采集、处理和控制中的应用。

4. 培养动手操作能力和分析问题、解决问题的能力。

三、实验内容本次实验共分为以下几个部分：1. 压电式传感器实验- 实验目的：了解压电式传感器的测量振动的原理和方法。

- 实验原理：压电式传感器由惯性质量块和受压的压电片等组成。

工作时传感器感受与试件相同频率的振动，质量块便有正比于加速度的交变力作用在晶片上，由于压电效应，压电晶片上产生正比于运动加速度的表面电荷。

- 实验步骤：1. 将压电传感器装在振动台面上。

2. 将低频振荡器信号接入到台面三源板振动源的激励源插孔。

3. 将压电传感器输出两端插入到压电传感器实验模板两输入端，与传感器外壳相连的接线端接地，另一端接R1。

将压电传感器实验模板电路输出端Vo1，接R6。

将压电传感器实验模板电路输出端V02，接入低通滤波器输入端Vi，低通滤波器输出V0与示波器相连。

4. 合上主控箱电源开关，调节低频振荡器的频率和幅度旋钮使振动台振动，观察示波器波形。

5. 改变低频振荡器的频率，观察输出波形变化。

2. 电涡流传感器位移特性实验- 实验目的：了解电涡流传感器测位移的原理和方法。

- 实验原理：电涡流传感器利用电磁感应原理，当传感器靠近被测物体时，在物体表面产生涡流，通过检测涡流的变化来测量物体的位移。

- 实验步骤：1. 将电涡流传感器安装在实验平台上。

2. 调整传感器与被测物体的距离，观察示波器波形变化。

3. 改变被测物体的位移，观察示波器波形变化。

3. 光纤式传感器测量振动实验- 实验目的：了解光纤传感器动态位移性能。

光纤传感器位移测量[实验目的]1．熟悉反射式强度外调制光纤位移传感器的工作原理。

2．掌握光纤位移传感器测量位移的方法。

[实验单元]Y型多膜玻璃光纤，光电变换器，直流稳压源，数字电压/频率表，示波器，支架，反射片，测微头，低频振荡器，激振电路I。

[实验内容]先熟悉各部件配置，功能，使用方法，操作注意事项和附录等。

1．静态测量位移。

在工作台的固定支架上装上光纤传感器的光纤探头，使探头对准镀铬反射片中心，光纤传感器的另一端四芯插头与处理电路光电变换器中输入插座对准后插紧。

（光纤传感器中间的连接块要水平放置，以免损坏。

）在工作台的振动台两旁固定支架上（或是位移装置）装上测微头，使测微头能够带动反射片产生位移。

V端接数字电压表。

旋动测微头带动反射镜片，使光纤探头端开启电源，光电变换器V输出为最小（因为很难完全重合，所以总是有些许微小电压）。

面紧贴反射镜面，此时V电压填入下表，并作出V 然后旋动测微头，使反射镜面离开探头，每隔0.25mm取一2．动态测量振动。

将测微头移开，振动台处于自由状态，根据静态测量位移中作出的V—X曲线选取前沿中点位置装好光纤探头。

如图将低频振荡器输出接“激振I”，调节激振频率和幅度，使振动台保持适当幅度的振动（以不碰到光纤探头为宜）。

V端电压波形，并用电压/频率表读出振动频率。

用示波观察V端必须与信号整形电路的输入相连。

）（此前，光电变换器左图振荡器与激振连接[注意事项]V最大输出电压以2V左右为好，可通过调节增益电位器来控制。

1．光电变换器工作时2．实验时请保持反射镜片的洁净及与光纤端面的平行度。

3．工作时光纤端面不宜长时间直照强光，以免内部电路受损。

4．注意背景光对实验的影响。

5．光纤勿成锐角曲折。

[思考题]1．调制盘反光面的粗糙程度对反射光强是否有影响？为什么？2．反射式光纤位移传感器探头对测量的调制盘反光面倾斜、转动是否会有影响？各有什么影响？3．试用光纤传感器组成一个实用的电子称，简要说明分析其工作原理？。

少年易学老?CSY10G型光电传感器系统实验仪是为了适应现代光电传感器实验教学课程所需而研制的实验仪器。

其特点是将各种光电传感器、被测体、信号源、仪表显示、信号采集、处理电路及实验所需的温度、位移、光源、旋转装置集中于一机，可以方便地对十种光电传感器进行光谱特性、光电特性、温度特性等二十余种实验。

并可根据实验原理自主开发岀更多的实验内容。

实验仪主要由实验工作台、信号控制及仪表显示、图象和数据采集、光电转换/处理电路组成。

位于实验仪顶部的工作台部分，分别布置有热释电红外传感器、温度源、慢速电机、衍射光栅、固体激光器、PSD光电位宜传感器、CCD电荷图象传感器、位移平台、光电器件安装板、莫尔条纹光栅位移传感器、光纤传感器、光电断续器、旋转电机等。

（详见实验仪工作台布局图）传感器：（十种）1、光敏二极管：由具有光敏特性的PN结制成，不同的二极管光谱范用是不同的。

2、光敏三极管：具有NPN或PNP结构的半导体光敏管，引岀电极二个，较之光敏二极管具有更高的灵敏度。

3、光敏电阻：CdS材料制成，英电阻值随光照强度而改变。

4、光电池：根据光生伏特效应原理制成的半导体PN结，光谱响应范困在50-100u m光波长之间。

5、光断续器：透过型的红外发射-接收器件。

6、光纤传感器：导光型红外发射-接收传感器，可测位移、转速、振动等。

7、PSD光电位垃传感器:一维半导体光点位置敏感传感器,测试范围W 10mm, 灵敏度M 0.0 lmm.8、CCD电荷耦合图象传感器：物体轮娜与图象监测，光敏而尺寸4mmx3・5mm。

9、热释电红外传感器：工作范郦皮长5〜10叫红外光，探测距离N5m。

10、光栅传感器：光栅衍射及光栅距测试、光栅莫尔条纹精密位移测试。

温度源：电加热器，温升W100C。

光源：12V安全电压，高亮度卤铸灯：各色髙亮度LED发光管。

慢速电机：控速电机及遮温叶片组成。

位移装置：位移范围25mm,精度lpm。

旋转电机：转速0-2400转/分。

一、实验目的：了解光纤位移传感器动态特性。

二、基本原理：利用光纤位移传感器的位移特性，配以合适的测量电路即可测量振动。

三、需用器件与单元：光纤位移传感器、光纤位移传感器实验模板、振动梁（2000型）或振动测量控制仪（9000型）、检波/滤波/低通实验模板、数显频率/转速表。

四、实验步骤：1、将光纤传感器按图3-5安装在振动台上，并用手按压振动台，不能使差动变压器的活动杆有卡死的现象，否则必须调整安装位置，光纤探头对准振动台的反射面。

2、根据实验三十的结果，找出前坡或后坡的线性段中点，通过调节安装支架高度将光纤探头与振动台台面的距离调整在线性段中点（大致目测）。

3、在图9-2中V01与低通滤波器模板VI相接，低通输出V0接到示波器。

4、在振动源上接入低频振动信号（2000型），将频率选择在6-10HZ左右，逐步增大输出幅度，注意不能使振动台面碰到传感器，观察示波器的信号波形。

保持振动幅度不变，改变振动频率观察示波器的信号波形。

答：示波器的信号波形是正弦波，当逐步增大输出幅度时，示波器的信号波形的幅度也是逐渐的增大，与输出幅度成正比。

当保持振动的幅度不变时，改变振动频率发现示波器的信号波形频率逐渐的变小。

5、根据实验三十的数据，计算出梁的振动幅度有多大？答：由前波的位移特性图可以知道，梁的振动幅度满足正弦波，其电压幅度ΔV=6.68-0.03v=6.65v，由前波的拟合直线y=3.1022x-12.934可得，梁的振动幅度：ΔX=(ΔV+12.934)/3.1022=6.313mm.。

五、思考题：试分析电容式、电涡流、光纤三种传器测量振动时的特点？答：电容式测量振动时实际上是变极距差动电容式位移传感器，通过改变电容值来表征振幅的变化，其可以测量微位移。

电涡流测量振动频率高于固有频率的振动，他是通过在振动过程中产生的感应电流即涡流，在涡流里产生的交变磁场中产生的感应电压，其灵敏度低。

光纤传感器测量振动时，光纤本身只起到传光的作用。

物理实验技术中如何进行光纤振动实验光纤振动实验是一种常见的物理实验技术，它可以帮助研究人员更好地了解和探究物质的振动特性。

在实验中，我们通过将光纤与物体相连接，利用光的传输特性来监测物体的振动状态。

本文将介绍光纤振动实验的原理、方法以及常见应用。

光纤振动实验的原理是利用光传输的特性，在物体表面附近固定一根光纤，并通过光的折射、反射等现象来检测物体的微小振动。

一般来说，我们通过调整光纤与尽量使其与物体紧密接触，并将光纤的一段光束腔放置在物体表面，通过光的传输来监测物体振动的变化。

在进行光纤振动实验时，我们需要准备一根高质量的光纤，并将其与物体连接。

在选择光纤时，我们要考虑光纤的材料、直径和长度等因素。

材料的选择应符合实验需求和物体的振动特性，常见的材料有石英光纤和塑料光纤。

直径和长度的选择会直接影响实验的稳定性和精度，一般来说，直径越小、长度越长的光纤对于微小振动的检测效果更好。

在连接光纤和物体时，我们需要考虑光纤与物体之间的接触方式。

一种常见的方式是利用胶水或者夹子将光纤固定在物体表面，确保与物体接触面光滑。

另一种方式是将光纤端口与物体表面直接接触，这种方式需要精确控制光纤的位置和接触力度，比较适用于平整表面的物体。

在实验过程中，我们需要通过相应的检测装置来接收和处理光的信号。

一般来说，我们可以使用光电传感器、光纤光栅等设备来接收光信号，并通过光学设备将信号转换为电信号进行处理。

在实验中，我们需要对信号进行放大、滤波等处理，以便更好地检测物体的振动状态。

光纤振动实验可以应用于多个领域，例如材料力学研究、生物医学监测等。

在材料力学研究中，我们可以利用光纤振动实验来研究材料的弹性、刚度等特性。

通过监测光纤在材料表面的振动变化，可以得到材料的振动频率、振幅等参数，从而推测材料的力学性质。

在生物医学监测中，光纤振动实验可以应用于体内或体外的生物组织振动检测。

通过将光纤嵌入到生物组织中，可以实时监测组织的振动变化，从而研究生物组织的生理或病理状态。

实验5—5 光纤传感器实验人类进人21世纪，信息传递的方式也在悄然改变。

从两根电线传输一路电话到一根光纤传输几十、几百路电话，从海底电缆到欧亚光缆，光纤传递光信息的优点是显而易见的。

光在光纤中不断地被全反射传输，免受大气的干扰、散射，衰减大大减少，从而实现上百公里的远距离传输而不需要中间放大器。

光纤在信息传输中的应用已为人们所熟知，但将光纤用作传感器却了解不多，该实验将介绍反射式光纤位移传感器，增强对光纤传感器的了解。

光纤传感器是一种新型传感器，随着其技术的日益发展，应用越来越广泛。

光纤传感器的机理是外界物理量的变化导致光纤参数的相应改变，例如应力或温度变化时，会引起光纤长度和折射率的变化，从而形成光纤应变或温度传感器。

光纤传感器具有许多优点：重量轻、灵敏度较高；几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意形状的光纤传感器；耐高温、耐化学腐蚀、耐水性好，还能高速率和大容量传输测得的信息，便于测试自动化和远距离传输；光纤传感器可以用于高压、电气、噪音、高温、腐蚀或其他的恶劣环境，并可实现非破坏和非接触测量，而且具有与光纤遥感技术的内在相容性。

目前，正在研制中的光纤传感器有磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流和压变等类型的光纤传感器。

【实验目的】1.了解光纤、光纤传感器的基本概念。

2.了解反射式光纤位移传感器的基本原理。

3.测量并绘出输出电压与位移特性曲线。

4.了解利用反射式光纤位移传感器测量转盘转速和振动频率的工作原理。

【实验原理】Array1.光纤的基本知识1)光纤的基本结构光纤（Optic Fiber）是光导纤维的简称，一般由纤芯、包层、涂敷层与护套构成，是一种多层介质结构的对称性柱体光学纤维。

光纤的一般结构如图5-5-1所示。

纤芯和包层为光纤结构的主体，对光波的传播起着决定性作用，其中纤芯是光密媒质，包层是光疏媒质。

涂敷层与护套则主要用于隔离杂散光，提高光纤强度，保护光纤。

光纤位移传感器的动态实验一（一） 实验目的了解光纤位移传感器的动态应用。

（二） 实验仪器DH-CG2000传感器系统实验仪（本实验所用部件包括：主、副电源、差动放大器、光纤位移传感器、低通滤波器、振动台、低频振荡器、激振线圈、示波器）（三） 实验内容1. 了解激振线圈在实验仪上所在位置及激振线圈的符号。

2. 在静态实验的电路中接入低通滤波器和示波器，如图1接线。

图13. 将测微头与振动台的台面脱离，测微头远离振动台。

将光纤探头与振动台反射面的距离调整在光纤传感器工作点即线形段中点上（利用静态特性实验中得到的特性曲线，选择线形中点的位置为工作点，目测振动台的反射面与光纤探头端面之间的相对距离即线性区△X 的中点）。

4. 将低频振荡信号接入振动台的激振线圈上，开启主、副电源，调节低频振荡器的频率与幅度旋钮，使振动台振动且振动幅度适中。

5. 保持低频振荡器输出的p p V -幅度值不变，改变低频振荡器的频率（用示波器观察低频振荡器输出的p p V -值为一定值，在改变频率的同时如幅值发生变化则调整幅度旋钮值p p V -相同），将频率和示波器上所测的峰峰值（此时的峰峰值p p V -是指经低通后的p p V -）填入表格中，并作出幅频特性图。

6. 关闭主、副电源，把所有旋钮复原到原始最小位置。

（四）数据表格光纤位移传感器的动态实验二（一）实验目的了解光纤位移传感器的测速应用。

（二）实验仪器DH-CG2000传感器系统实验仪（本实验所用部件包括：电机控制、差动放大器、小电机、电压表、光纤位移传感器、直流稳压电源、主、副电源、示波器）（三）实验内容1.了解电机在实验仪上所在的位置及控制单元。

2.按图2接线，将差动放大器的增益置最大，电压表的切换开关置2V，开启主、副电源。

图23.将光纤探头移至电机上方对准电机上的反光纸，调节光纤传感器的高度，使电压表显示最大。

再用手稍微转动电机，让反光面避开光纤探头。

调节差动放大器的调零，使电压表显示接近零。

基于模斑干涉的光纤振动传感器学生实验平台的构建摘要：本文介绍的是采用了sms-a架构来实现基于模斑干涉的光纤振动传感器学生实验平台的构建，整个系统平台实现了远距离探测。

系统中探测和传输都是使用光纤，能降低成本，简化系统设计；信号处理部分使用labview语言开发的振动信号的时域和频域实时分析处理工具。

并设计了一组实验对平台性能进行测试，对平台测试结果进行了分析。

关键词：光纤传感器实验平台模斑干涉 labview中图分类号：tn253 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2012）11-0235-021、模斑干涉的振动检测原理1.1 外界振动对散斑的影响光纤振动传感器的敏感器件是光纤本身，外界环境变化使光纤内部的光路参数发生变化，光波相位也就发生变化，引起各模式之间的相位差变化。

根据电磁波干涉理论，在光纤末端形成的光斑强度也会重新分布。

由此可以间接地检测到外界扰动的频率和强度。

1.2 对模斑干涉的检测技术平台采用小孔截取部分图像检测法取得光斑信息。

用单模光纤在多模光纤耦合截取出散斑图像的一部分，通过计算透过的光斑信息一维fft来估算整个干涉光斑的频度和强度，在小扰动模型下，这个方法的结果能很好的拟合实际信息。

2、系统总体框架及功能模块设计平台中的sms-a型系统框架图如图1所示，数据采集是通过数据采集卡完成，使用美国国家仪器公司的基于usb的多功能数据采集卡：usb-6008。

用labview程序开发的振动信号的时域和频域实时信号处理流程图如2所示，labview程序前面板如图3所示。

3、系统测试结果与分析3.1 悬梁振动测试这里采用塑料尺作为悬梁，通过塑料尺的振动来模拟现实生活中及工程中的振动。

在实验中，起振方式为外界对尺子加压，这样的振动频率不会很高，并且受到尺子长度的影响。

尺子较长时，振动频率较低；反之振动频率较高。

这在下面的实验结果图中可以得到证明。

图4为使用了90cm长度尺子的全部有效长度的结果；图5为使用了90cm长度尺子的一半有效长度的结果。