光纤位移传感器性能测试试验目的1了解光纤位移传感器的原理

位移传感器的工作原理一、引言位移传感器是一种用于测量物体位置或者运动的设备，广泛应用于工业自动化、机器人技术、汽车工程等领域。

本文将详细介绍位移传感器的工作原理及其应用。

二、工作原理位移传感器的工作原理基于不同的物理效应，常见的工作原理包括电阻式、电感式、电容式和光电式等。

1. 电阻式位移传感器电阻式位移传感器利用电阻值随位移变化的特性进行测量。

常见的电阻式位移传感器包括电位器和应变片传感器。

（1）电位器：电位器是由一条电阻丝和一个滑动触点组成的。

当物体位移时，滑动触点会沿着电阻丝挪移，导致电阻值的变化。

通过测量电阻值的变化，可以确定物体的位移。

（2）应变片传感器：应变片传感器是将应变片粘贴在被测物体上，当物体受到外力作用时，应变片会发生形变，导致电阻值的变化。

通过测量电阻值的变化，可以确定物体的位移。

2. 电感式位移传感器电感式位移传感器利用线圈中感应电动势随位移变化的特性进行测量。

常见的电感式位移传感器包括差动变压器和感应式位移传感器。

（1）差动变压器：差动变压器由两个线圈组成，一个是主线圈，一个是副线圈。

当物体位移时，主线圈和副线圈之间的磁耦合会发生变化，导致感应电动势的变化。

通过测量感应电动势的变化，可以确定物体的位移。

（2）感应式位移传感器：感应式位移传感器由线圈和铁芯组成。

当物体位移时，铁芯的位置会发生变化，导致线圈中感应电动势的变化。

通过测量感应电动势的变化，可以确定物体的位移。

3. 电容式位移传感器电容式位移传感器利用电容值随位移变化的特性进行测量。

常见的电容式位移传感器包括平行板电容传感器和共振电容传感器。

（1）平行板电容传感器：平行板电容传感器由两个平行的金属板组成，当物体位移时，两个金属板之间的距离会发生变化，导致电容值的变化。

通过测量电容值的变化，可以确定物体的位移。

（2）共振电容传感器：共振电容传感器由电容和电感组成。

当物体位移时，电容和电感之间的谐振频率会发生变化，导致电容值的变化。

位移传感器的工作原理标题：位移传感器的工作原理引言概述：位移传感器是一种用于测量物体位置变化的装置，广泛应用于工业自动化、机械创造、航空航天等领域。

本文将详细介绍位移传感器的工作原理，包括其基本原理、工作方式、应用场景和优势。

一、基本原理1.1 电容位移传感器电容位移传感器利用电容量的变化来测量物体的位移。

它由两个电极构成，当物体挨近电极时，电容量增加；当物体远离电极时，电容量减小。

传感器通过测量电容量的变化来确定物体的位移。

1.2 感应位移传感器感应位移传感器利用感应原理测量物体的位移。

它包含一个线圈和一个金属杆，当物体挨近线圈时，金属杆的电磁感应会导致线圈中的电流发生变化。

传感器通过测量电流变化来确定物体的位移。

1.3 光电位移传感器光电位移传感器利用光电效应测量物体的位移。

它由一个光源和一个光敏元件构成，当物体挨近光敏元件时，光敏元件接收到的光强度会发生变化。

传感器通过测量光强度的变化来确定物体的位移。

二、工作方式2.1 绝对位移传感器绝对位移传感器可以直接测量物体的绝对位置。

它们通常使用编码器或者光栅来实现，能够提供高精度和高分辨率的位移测量。

2.2 相对位移传感器相对位移传感器只能测量物体的相对位置变化。

它们通常使用差动变压器或者磁敏元件来实现，适合于需要监测物体相对运动的场景。

2.3 数字位移传感器数字位移传感器可以将位移信号转换为数字信号输出。

它们通常采用AD转换器将摹拟信号转换为数字信号，具有高精度和抗干扰能力。

三、应用场景3.1 机械创造位移传感器广泛应用于机械创造领域，用于测量机械零件的位移、位置和变形。

它们可以提供实时监测和反馈，保证机械系统的精度和稳定性。

3.2 自动化控制位移传感器在自动化控制系统中起着重要作用，用于测量和控制机器人、自动化设备和生产线的位移和位置。

它们可以实现精确的运动控制和定位。

3.3 航空航天位移传感器在航空航天领域被广泛应用，用于测量航空器和航天器的位移和变形。

实验一位移传感器性能实验一、实验目的：1、、了解电涡流传感器原理；2、掌握电涡流传感器的应用方法；二、基本原理：电涡流传感器的基本原理通以高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。

三、需用器件与单元：电涡流传感器、电涡流传感器实验模块、测微头、直流电源、数显单元（主控台电压表）、测微头、铁圆片。

四、实验步骤：测微头的组成与使用测微头组成和读数如图8-2测微头读数图图8-2 测位头组成与读数测微头组成：测微头由不可动部分安装套、轴套和可动部分测杆、微分筒、微调钮组成。

测微头读数与使用：测微头的安装套便于在支架座上固定安装，轴套上的主尺有两排刻度线，标有数字的是整毫米刻线(1ｍｍ／格)，另一排是半毫米刻线(0.5ｍｍ／格)；微分筒前部圆周表面上刻有50等分的刻线(0.01ｍｍ／格)。

用手旋转微分筒或微调钮时，测杆就沿轴线方向进退。

微分筒每转过1格，测杆沿轴方向移动微小位移0.01毫米，这也叫测微头的分度值。

测微头的读数方法是先读轴套主尺上露出的刻度数值，注意半毫米刻线；再读与主尺横线对准微分筒上的数值、可以估读1／10分度，如图8-2甲读数为3.678ｍｍ，不是 3.178ｍｍ；遇到微分筒边缘前端与主尺上某条刻线重合时，应看微分筒的示值是否过零，如图6-2乙已过零则读2.514ｍｍ；如图8-2丙未过零，则不应读为2ｍｍ，读数应为1.980ｍｍ。

测微头使用：测微头在实验中是用来产生位移并指示出位移量的工具。

一般测微头在使用前，首先转动微分筒到10ｍｍ处(为了保留测杆轴向前、后位移的余量)，再将测微头轴套上的主尺横线面向自己安装到专用支架座上，移动测微头的安装套(测微头整体移动)使测杆与被测体连接并使被测体处于合适位置(视具体实验而定)时再拧紧支架座上的紧固螺钉。

当转动测微头的微分筒时，被测体就会随测杆而位移。

电涡流传感器测位移1）电涡流传感器和测微头的安装、使用参阅图8-5。

实验报告本课程名称：传感器与检测技术综合实验指导教师：班级：姓名：学号：2013~2014学年第一学期广东石油化工学院计算机与电子信息学院实验目录实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验实验二金属箔式应变片――半桥性能实验实验三金属箔式应变片――全桥性能实验实验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验实验五直流激励时线性霍尔传感器的位移特性实验实验六霍尔转速传感器测电机转速实验实验七磁电式转速传感器的测电机转速实验实验八电涡流传感器的位移特性实验实验九光纤传感器的位移特性实验实验十光电转速传感器的转速测量实验实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。

二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数,ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。

金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化。

电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。

对单臂电桥输出电压U o1= EKε/4。

三、需用器件与单元：主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变式传感器实验模板、1位数显万用表（自备）。

托盘、砝码、42图1 应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图四、实验步骤：应变传感器实验模板说明：实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片，没有文字标记的5个电阻符号下面是空的，其中4个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设，图中的粗黑曲线表示连接线。

1、根据图1〔应变式传感器（电子秤传感器）已装于应变传感器模板上。

传感器中4片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的R1、R2、R3、R4和加热器上。

传感器左下角应变片为R1；右下角为R2；右上角为R3；左上角为R4。

实验三十光纤位移传感器（半圆分部）的特性实验一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能。

二、基本原理：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、直流电源±15V、铁测片。

四、实验步骤：1、根据图9-1安装光纤位移传感器，二束光纤分别插入实验板上光电变换座内，其内部装有发光管Ｄ及光电转换管T。

2、将光纤实验模板输出端V0与数显单元相连，见图9-2。

3、在测微头顶端装上铁质圆片，作为反射面，调节测微头使探头与反射面轻微接触,数显表置20V档。

4、实验模板接入±15V电源，合上主控箱电源开关，调节RW2使数显表显示为零。

5、旋转测微头,使被测体离开探头,每隔0.1mm读出数显表显示值,将其填入9-1。

注：电压变化范围从0→最大→最小必须记录完整。

表9-1：光纤位移传感器输出电压与位移数据如下表所示：通过上述的表格可以找出在X=6.5或者6.6mm时输出电压才达到最大值为6.78或者6.79V，但当继续寻找最小值的时候并没有找到，输出电压随着位移的增大逐渐的减小，但是减小的幅度会渐渐的趋于平衡，在达到测微头最大量程时还在继续的减小，因此并没有找到最小的记录。

并认为X=4mm时为最小的0。

6、根据表9-1数据，作出光纤位移传感器的位移特性图，并加以分析、计算出前坡和后坡的灵敏度及两坡段的非线性误差。

答：利用excel对数据进行分析得光纤位移传感器的位移特性图如下所示：通过光纤位移传感器的位移特性图可知：其图形被分为前坡和后坡两部分，在前坡输出电压随着位移的增大而增大并且达到最大值，并且前坡的增大的幅度比较大，在后坡输出电压随着位移的增大不再增大而是相应的减小，减小的幅度较小，并逐渐的趋于稳定。

反射式光纤位移传感器测距原理实验一.实验目的1.了解光纤传输的基本原理2.了解反射式光纤传感器的一般原理结构、性能3.利用反射式光纤位移传感器测量出光强随位移变化的函数关系。

二.实验原理１．光导纤维与光纤传感器的一般原理图１光纤的基本结构光导纤维是利用光的完全内反射原理传输光波的一种介质。

如图１所示，它是由高折射率的纤芯和包层所组成。

包层的折射率小于纤芯的折射率，直径大致为０.１ｍｍ～０.２ｍｍ。

当光线通过端面透入纤芯，在到达与包层的交界面时，由于光线的完全内反射，光线反射回纤芯层。

这样经过不断的反射，光线就能沿着纤芯向前传播。

由于外界因素（如温度、压力、电场、磁场、振动等）对光纤的作用，引起光波特性参量（如振幅、相位、偏振态等）发生变化。

因此人们只要测出这些参量随外界因素的变化关系，就可以通过光特性参量的变化来检测外界因素的变化，这就是光纤传感器的基本工作原理。

２．反射式位移传感器的结构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２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，射向反射片，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接受到的光源与反射体表面性质、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片时，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。

图３所示就是反射式光纤位移传感器的输出特性曲线，利用这条特性曲线可以通过对光强的检测得到位移量。

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２反射式位移传感器原理图３反射式光纤位移传感器的输出特性实验仪器：SET-QX型光纤位移传感器实验箱。

目录实验一金属箔式应变计三种桥路性能比较 (2)实验二电容传感器性能实验 (5)实验三霍尔式传感器—直流激励特性 (7)实验四光电开关传感器转速测量 (9)实验五光纤位移传感器静态实验 (11)实验一 金属箔式应变计三种桥路性能比较一、实验目的1、掌握应变传感器的基本工作原理；2、掌握应变传感器的测量电路（电桥电路）；3、学习传感器与计算机进行通信的方法；4、掌握利用虚拟仪器技术进行数据采集；5、掌握对测试数据进行静态特性分析的方法；6、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。

二、预习要求1、认真阅读实验指导书，明确本次实验的目的，首先从理论上明白三种桥式电路的工作原理以及在本次实验中作用。

2、按照实验指导书的实验内容及步骤写出详细的实验步骤。

3、绘制与之对应的实验线路图，并说明详细的接线方法。

三、实验原理电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：/R R K ε∆=。

式中/R R ∆为电阻丝电阻的相对变化，K 为应变灵敏系数，/l l ε=∆为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。

单臂电桥输出电压/4o U EK ε=，只有一个桥臂电阻是应变片，其余为固定电阻。

半桥测量电路中，将受力性质相反的两应变片接入电桥邻边，其余两个临边接固定电阻，输出电压/2o U EK ε=，其输出灵敏度比单臂桥提高了一倍；全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，当应变片初始阻值：R1= R2= R3= R4，其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时，其桥路输出电压o U KE ε=。

其输出灵敏度比半桥提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。

四、实验仪器（所需单元及部件）直流稳压电源、差动变换器I 、电桥、电压表、砝码、应变片传感器、电源。

位移传感器的工作原理一、引言位移传感器是一种常用的测量仪器，用于测量物体的位移或者位置变化。

它广泛应用于工业自动化、机械加工、航空航天等领域。

本文将详细介绍位移传感器的工作原理。

二、工作原理位移传感器的工作原理基于不同的测量原理，常见的有电容式、电感式、光电式、压阻式等。

下面以电容式位移传感器为例进行说明。

1. 电容式位移传感器电容式位移传感器利用电容器的电容值与电容板之间的距离成反比的原理进行测量。

其基本原理是通过测量电容板之间的电容值来确定位移的大小。

具体工作原理如下：- 位移传感器由两个电容板构成，其中一个电容板固定不动，称为静态电容板，另一个电容板随着位移的变化而挪移，称为动态电容板。

- 当动态电容板与静态电容板之间的距离变化时，电容值也相应发生变化。

- 通过测量电容值的变化，可以确定位移的大小。

2. 工作过程电容式位移传感器的工作过程可以分为以下几个步骤：- 步骤1：传感器的两个电容板之间施加电压，形成电场。

- 步骤2：当动态电容板随着位移的变化而挪移时，电场的分布也会发生变化。

- 步骤3：电容板之间的电容值与电场的分布成正比，因此电容值也会随着位移的变化而变化。

- 步骤4：通过测量电容值的变化，可以得到位移的大小。

3. 应用范围电容式位移传感器具有以下特点，因此在许多领域得到广泛应用：- 高精度：电容式位移传感器具有较高的测量精度，可以满足精密测量的需求。

- 高灵敏度：由于电容值与位移成反比，因此电容式位移传感器对位移的变化非常敏感。

- 宽测量范围：电容式位移传感器可以测量较大范围内的位移，适合于各种不同的应用场景。

三、总结位移传感器是一种常用的测量仪器，通过测量物体的位移或者位置变化来实现对物体状态的监测和控制。

本文以电容式位移传感器为例，详细介绍了其工作原理。

电容式位移传感器通过测量电容值的变化来确定位移的大小，具有高精度、高灵敏度和宽测量范围等特点，广泛应用于各种工业领域。

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。

线位移传感器的⼯作原理⼀、引⾔线位移传感器，也称为线性位移传感器或⻓度传感器，是⼀种⽤于测量物体在⼀条直线上位移的装置。

随着⼯业⾃动化的发展，线位移传感器在⼯业测量和控制领域中的应⽤越来越⼴泛。

本⽂将详细介绍线位移传感器的⼯作原理、分类、特点以及应⽤场景，旨在帮助读者更好地了解和应⽤此类传感器。

⼆、线位移传感器的⼯作原理线位移传感器的⼯作原理主要基于物理量的转换，如电阻、电容、电感、光学、磁学等。

常⻅的线位移传感器有电阻式、电容式、电感式、光栅式、激光式、磁致伸缩式等。

1.电阻式线位移传感器电阻式线位移传感器是最常⻅的⼀种，其⼯作原理是基于电阻变化来测量位移。

该传感器主要由电阻丝和测量电路组成。

当传感器发⽣位移时，电阻丝的⻓度会发⽣变化，从⽽导致电阻值发⽣变化。

通过测量电阻值的变化，即可计算出位移量。

电阻式线位移传感器具有结构简单、价格低廉、可靠性⾼等优点，但精度相对较低。

2.电容式线位移传感器电容式线位移传感器利⽤电容变化来测量位移。

其结构通常由两个平⾏极板组成，当传感器发⽣位移时，两个极板之间的距离会发⽣变化，导致电容值发⽣变化。

通过测量电容值的变化，可以计算出位移量。

电容式线位移传感器具有较⾼的精度和稳定性，但价格相对较⾼。

3.电感式线位移传感器电感式线位移传感器利⽤电感变化来测量位移。

传感器通常由线圈和铁芯组成，当传感器发⽣位移时，铁芯与线圈之间的相对位置会发⽣变化，导致电感值发⽣变化。

通过测量电感值的变化，可以计算出位移量。

电感式线位移传感器具有较⾼的精度和灵敏度，但结构相对复杂，价格较⾼。

4.光栅式线位移传感器光栅式线位移传感器利⽤光栅的莫尔条纹原理来测量位移。

传感器由光源、光栅和光电转换器组成。

当传感器发⽣位移时，光栅上的莫尔条纹会发⽣移动，光电转换器将光信号转换为电信号，从⽽测量出位移量。

光栅式线位移传感器具有⾼精度、⾼分辨率、快速响应等优点，但价格较⾼，且对环境要求较⾼。

5.激光式线位移传感器激光式线位移传感器利⽤激光⼲涉原理来测量位移。

11光控定位光纤开关——光纤式传感器的测试项目描述•光纤开关与定尺寸检测装置是利用光纤中光强度的跳变来测出各种移动物体的极端位置，如定尺寸、定位、记数等。

特别是用于小尺寸工件的某些尺寸的检测有其独特的优势。

如图11-1所示，当光纤发出的光穿过标志孔时，若无反射，说明电路板方向放置正确。

•通过本项目的学习。

•主要给大家介绍光纤•式传感器（简称光纤•传感器）工作原理及•相关传感器。

知识准备•光纤传感器的结构和原理•（一）光纤• 1. 光纤结构•光纤透明、纤细，虽比头发丝还细，却具有能把光封闭在其中，并沿轴向进行传播的特征。

中心的圆柱体叫作纤芯，围绕着纤芯的圆形外层叫作包层。

纤芯和包层主要由不同掺杂的石英玻璃制成。

光纤的结构光缆的外形及光纤的拉制各种装饰性光导纤维发光二极管产生多上海东方明珠种颜色的光线，通过光导纤维传导到东方明珠球体的表面。

在计算机控制下，可产生动态图案。

光纤的类型阶跃型：光纤纤芯的折射率分布各点均匀一致，称为多模光纤。

梯度型：梯度型光纤的的折射率呈聚焦型，即在轴线上折射率最大，离开轴线则逐步降低，至纤芯区的边沿时，降低到与包层区一样。

常用光纤类型及参数如表所示。

纤芯直径包层直径 /m m /mm 类型 单模 折射率分布 数孔径 值 2～880～1250.10～0.15 多模阶跃光纤(玻璃)80～200100～2500.1～0.3 多模阶跃光纤(玻璃/塑料)200～1000230～12500.18～0.50 50～100125～1500.1～0.2 多模梯度光纤2．光纤的传输原理•（1）光的折射定律•当光由光密物质(折射率n)入射至光疏物质(折射率n)时12发生折射光的反射、折射当一束光线以一定的入射角θ1从介质1射到介质2的分界面上时，一部分能量反射回原介质；另一部分能量则透过分界面，在另一介质内继续传播。

光的全反射当减小入射角时，进入介质2的折射光与分界面的夹角将相应减小，将导致折射波只能在介质分界面上传播。

光纤检测原理光纤检测技术是一种利用光纤作为传感器来检测物理量的技术。

它具有高灵敏度、抗干扰能力强、易于远程监测等优点，因此在工业、医疗、环境监测等领域得到了广泛的应用。

光纤检测原理是基于光的传输和调制，通过光纤传感器将被检测的物理量转换为光信号，再通过光学器件将光信号转换为电信号进行测量和分析。

本文将介绍光纤检测的原理及其在不同领域的应用。

光纤传感器是利用光纤的特性来检测物理量的一种传感器。

光纤传感器的原理是基于光的传输和调制。

当光线通过光纤时，光的强度、相位或频率会随着外界物理量的变化而发生变化。

这种变化可以通过光纤传感器转换为光信号，再通过光学器件将光信号转换为电信号进行测量和分析。

光纤传感器具有高灵敏度、抗干扰能力强、易于远程监测等优点，因此在工业、医疗、环境监测等领域得到了广泛的应用。

在工业领域，光纤检测技术被广泛应用于结构监测、温度测量、应力分析等方面。

光纤传感器可以实现对结构的实时监测，及时发现结构的变化和损坏，保障工程安全。

同时，光纤传感器还可以实现对温度的高精度测量，满足工业生产对温度控制的需求。

此外，光纤传感器还可以用于应力分析，帮助工程师了解结构的受力情况，指导工程设计和施工。

在医疗领域，光纤检测技术被应用于生物医学成像、生理信号监测等方面。

光纤传感器可以实现对生物组织的高分辨率成像，帮助医生进行疾病诊断和治疗。

同时，光纤传感器还可以实现对生理信号的监测，如心率、血压等，为医生提供客观的医疗数据，指导临床诊断和治疗。

在环境监测领域，光纤检测技术被应用于大气污染监测、水质监测等方面。

光纤传感器可以实现对大气中污染物浓度的实时监测，帮助环保部门进行大气污染治理和管理。

同时，光纤传感器还可以实现对水质的在线监测，及时发现水质污染问题，保障饮用水安全。

总的来说，光纤检测技术具有广泛的应用前景，可以满足工业、医疗、环境监测等领域对高灵敏度、抗干扰能力强、易于远程监测的需求。

随着科学技术的不断发展，光纤检测技术将会得到进一步的完善和推广，为人类社会的发展做出更大的贡献。

实验一应变片单臂、半桥、全桥特性比较一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。

二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成，一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。

可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。

三、需用器件与单元：机头中的应变梁的应变片、测微头；显示面板中的F/V表(或电压表)、±2V～±10V步进可调直流稳压电源；调理电路面板中传感器输出单元中的箔式应变1位数显万用表（自备）。

片、调理电路单元中的电桥、差动放大器； 42五、实验步骤：1位数显万用表2kΩ电阻档测量所有1、在应变梁自然状态（不受力）的情况下，用42应变片阻值；在应变梁受力状态（用手压、提梁的自由端）的情况下，测应变片阻值，观察一下应变片阻值变化情况(标有上下箭头的4片应变片纵向受力阻值有变化；标有左右箭头的2片应变片横向不受力阻值无变化，是温度补偿片)。

如下图1—7所示。

图1—7观察应变片阻值变化情况示意图2、差动放大器调零点：按下图1—8示意接线。

将F／V表(或电压表)的量程切换开关切换到2V档，合上主、副电源开关，将差动放大器的增益电位器按顺时针方向轻轻转到底后再逆向回转一点点(放大器的增益为最大，回转一点点的目的：电位器触点在根部估计会接触不良)，调节差动放大器的调零电位器，使电压表显示电压为零。

差动放大器的零点调节完成，关闭主电源。

图1—8 差放调零接线图3、应变片单臂电桥特性实验：⑴将±2V～±10V步进可调直流稳压电源切换到4V档，将主板上传感器输出单元中的箔式应变片(标有上下箭头的4片应变片中任意一片为工作片)与电桥单元中R1、R2、R3组成电桥电路，电桥的一对角接±4V直流电源，另一对角作为电桥的输出接差动放大器的二输入端，将W1电位器、r电阻直流调节平衡网络接入电桥中(W1电位器二固定端接电桥的±4V电源端、W1的活动端r电阻接电桥的输出端)，如图1—9示意接线(粗细曲线为连接线)。

实验三十光纤位移传感器（半圆分部）的特性实验一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能。

二、基本原理：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、直流电源±15V、铁测片。

四、实验步骤：1、根据图9-1安装光纤位移传感器，二束光纤分别插入实验板上光电变换座内，其内部装有发光管Ｄ及光电转换管T。

2、将光纤实验模板输出端V0与数显单元相连，见图9-2。

3、在测微头顶端装上铁质圆片，作为反射面，调节测微头使探头与反射面轻微接触,数显表置20V档。

4、实验模板接入±15V电源，合上主控箱电源开关，调节RW2使数显表显示为零。

5、旋转测微头,使被测体离开探头,每隔0.1mm读出数显表显示值,将其填入9-1。

注：电压变化范围从0→最大→最小必须记录完整。

表9-1：光纤位移传感器输出电压与位移数据如下表所示：通过上述的表格可以找出在X=6.5或者6.6mm时输出电压才达到最大值为6.78或者6.79V，但当继续寻找最小值的时候并没有找到，输出电压随着位移的增大逐渐的减小，但是减小的幅度会渐渐的趋于平衡，在达到测微头最大量程时还在继续的减小，因此并没有找到最小的记录。

并认为X=4mm时为最小的0。

6、根据表9-1数据，作出光纤位移传感器的位移特性图，并加以分析、计算出前坡和后坡的灵敏度及两坡段的非线性误差。

答：利用excel对数据进行分析得光纤位移传感器的位移特性图如下所示：通过光纤位移传感器的位移特性图可知：其图形被分为前坡和后坡两部分，在前坡输出电压随着位移的增大而增大并且达到最大值，并且前坡的增大的幅度比较大，在后坡输出电压随着位移的增大不再增大而是相应的减小，减小的幅度较小，并逐渐的趋于稳定。

光纤微弯位移传感器的设计和分析的开题报告
一、选题背景
在光纤传感器的研究中，光纤微弯位移传感器是一种常见且应用广泛的传感器。

其利用光纤的光路结构和光学特性对微小弯曲位移进行测量。

有着灵敏度高、测量范围大、抗干扰性好等优点，在航空、航天、冶金、建筑等领域得到了广泛的应用，成为光纤传感技术应用最广的领域之一。

二、选题目的
本课题旨在设计并分析一种光纤微弯位移传感器，通过实验及仿真方法探究其适用性，“以设计为基础，以实验和仿真为手段”，最终达到了解传感器工作原理、掌握设计方法、提高工程实践能力的目的。

三、研究内容
1. 光纤微弯位移传感器的工作原理及测量方法研究；
2. 传感器系统参数的设计和优化；
3. 传感器测量误差的分析及对策；
4.通过实验及仿真方法对传感器的性能进行验证。

四、研究方法
本课题分为理论部分和实验部分，理论部分将采用文献调研、数学建模和仿真分析的方法，包括理论分析、计算机模拟、分析评价等多种手段。

其中，借助ANSYS计算机软件对传感器结构进行分析，并以此为基础优化其结构参数，并通过MATLAB软件对测量数据进行处理、误差分析。

实验部分依旧是以传感器的性能测试验证为主，采用光电学测量的方法对传感器的各种性能进行测试和研究。

五、研究意义
本课题将为光纤微弯位移传感器相关领域的研究和应用提供参考，探究了光纤微弯位移传感器的结构设计、性能分析、误差评估等关键技术，为传感器的进一步应用提供技术支撑。

最终，通过此课题的研究和实践，将能够提高学生在光学、机械、电子等交叉领域的知识面，培养学生的工程设计能力和实践能力，进一步提升本科生的科研水平和应变能力。

光纤位移传感器实验报告篇一:光纤位移传感器测位移特性实验实验二十六光纤位移传感器测位移特性实验一、实验目的:了解光纤位移传感器的工作原理和性能。

二、基本原理:光纤传感器是利用光纤的特性研制而成的传感器。

三、器件与单元:主机箱中的?15V直流稳压电源、电压表;,型光纤传感器、光纤传感器实验模板、测微头、反射面(抛光铁圆片)。

四、实验步骤:1、观察光纤结构:二根多模光纤组成Y形位移传感器。

将二根光纤尾部端面(包铁端部)对住自然光照射，观察探头端面现象，当其中一根光纤的尾部端面用不透光纸挡住时，在探头端观察面为半圆双D形结构。

2、按图安装、接线。

?安装光纤:安装光纤时，要用手抓捏两根光纤尾部的包铁部分轻轻插入光电座中,绝对不能用手抓捏光纤的黑色包皮部分进行插拔，插入时不要过分用力,以免损坏光纤座组件中光电管。

?测微头、被测体安装:调节测微头的微分筒到5mm处(测微头微分筒的0刻度与轴套5mm刻度对准)。

将测微头的安装套插入支架座安装孔内并在测微头的测杆上套上被测体(铁圆片抛光反射面)，移动测微头安装套使被测体的反射面紧贴住光纤探头并拧紧安装孔的紧固螺钉。

3、将主机箱电压表的量程切换开关切换到20V档，检查接线无误后合上主机箱电源开关。

调节实验模板上的RW、使主机箱中的电压表显示为0V。

4、逆时针调动测微头的微分筒，每隔0.1mm(微分筒刻度0,10、10,20……)读取电压表显示值线性度最好区域:5、根据表26数据画出实验曲线并找出线性区域较好的范围计算灵敏度和非线性误差。

实验完毕，关闭电源。

实验二十七光电传感器测转速实验一、实验目的:了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。

二、基本原理:光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实验装置是透射型的(光电断续器也称光耦)，传感器端部二内侧分别装有发光管和光电管，发光管发出的光源透过转盘上通孔后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有均匀间隔的6个孔，转动时将获得与转速有关的脉冲数，脉冲经处理由频率表显示,，即可得到转速,=10f。

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。

位移传感器的工作原理引言概述：位移传感器是一种常见的传感器，广泛应用于工业自动化、机械创造和科学研究等领域。

它能够测量和监测物体的位移变化，并将其转换为电信号输出。

本文将详细介绍位移传感器的工作原理。

正文内容：1. 电阻式位移传感器1.1 变阻器原理：电阻式位移传感器通过测量电阻值的变化来确定位移。

它通常由一个可挪移的滑动电极和一个固定的电阻元件组成。

1.2 电桥原理：电阻式位移传感器还可以采用电桥电路来测量位移。

这种电路通过比较不同电阻值之间的电压差来确定位移。

2. 容积式位移传感器2.1 差压传感器原理：容积式位移传感器利用物体位移引起的容积变化来测量位移。

它通常由一个可变容积的腔体和一个压力传感器组成。

2.2 压电传感器原理：容积式位移传感器还可以采用压电材料来测量位移。

压电材料在受到力的作用下会产生电荷，通过测量电荷的变化来确定位移。

3. 光电式位移传感器3.1 光电编码器原理：光电式位移传感器利用光电编码器来测量位移。

光电编码器通过测量光电传感器接收到的光信号的变化来确定位移。

3.2 激光位移传感器原理：激光位移传感器利用激光束的反射来测量位移。

它通过测量激光束的入射角度和反射角度的变化来确定位移。

4. 磁电式位移传感器4.1 磁阻传感器原理：磁电式位移传感器利用磁阻效应来测量位移。

它通过测量磁场中磁阻元件的电阻变化来确定位移。

4.2 磁感应传感器原理：磁电式位移传感器还可以采用磁感应原理来测量位移。

它通过测量磁场中磁感应元件的电压变化来确定位移。

5. 声波式位移传感器5.1 超声波传感器原理：声波式位移传感器利用超声波的传播时间来测量位移。

它通过测量超声波从发射器发出到接收器接收到的时间差来确定位移。

5.2 声表面波传感器原理：声波式位移传感器还可以采用声表面波原理来测量位移。

它通过测量声表面波在传感器表面传播的时间来确定位移。

总结：位移传感器是一种能够测量和监测物体位移变化的重要传感器。

核技术与自动化工程学院实验报告课程名称：传感器原理及应用姓名：张亚磊张振宇学号：201106090112201106090115专业：核技术学期： 20013--2014任课教师：刘易实验（1）名称：应变片实验实验人员：张亚磊张振宇指导老师：刘易实验地点： 6C801 实验时间： 10.22一、实验目的及要求◇了解不同电桥的特性和实现方法：1. 直流单臂电桥特性2 .直流双臂电桥（半桥）特性3. 直流四臂电桥（全桥）特性◇1.详细记录不同电路连接时的测量数据2.在同一坐标上描绘出X—V曲线，比较三种接法的灵敏度3.编写实验报告二、实验内容图1-1 原理图电阻应变片式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器的构造由在弹性元件上粘贴电阻应变敏感元件构成，其工作原理是基于应变效应。

通过螺旋测微器的上下移动，给应变片施加不同的力，进而改变应变片的电阻。

通过以上电路，将输出信号经过差动放大器的放大，观察输出电压与位移的关系。

将应变片接入Rx，测量单臂电桥数据。

将应变片接入Rx和R3,构成半桥电路。

将四个电阻都接入电路，构成全桥。

三、实验步骤1.直流电源旋在±2V档。

F/V表置于2V，差动放大器增益打到最大。

2.系统调零，观察梁上的应变片，转动测微头，使梁处于水平位置（目测），接通总电源及副电源。

放大器增益旋至最大。

3.差动放大器调零，方法是用导线将放大器正负输入端与地连接起来，输出端接至F/V表输入端，调整差动放大器上的调零旋钮，使表头指示为零。

4.电桥调零，根据电路图，利用电桥单元上的接线和调零网络连接好测量电路。

图中r及w1为调平衡网络，先将Rx设置为工作片。

5.直流电源打到±4V，调整电桥平衡电位器使电压表为零（电桥调零）。

测微头调整在整刻度（0mm）位置，开始读取数据。

6.上下旋动测微头，每移动1mm（两圈）读取一个数值，测试数据填入表格；7.保持差动放大器增益不变，将R3换为与R4工作状态相反的另一个应变片形成半桥电路，测试数据填入表格；8.保持差动放大器增益不变，将R1、R2两个电阻换成另外两个应变片接成一个直流全桥，测试数据填入表格。