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《光电检测》实验指导书 实验一 光纤传感器实验 （一） 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 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。 五、思考题： 1、光纤位移传感器测量位移时，对被测体的表面有些什么要求？ （二） 光纤传感器测量振动实验 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。 5、根据实验（一）的数据，计算出梁的振动幅度有多大？ 五、思考题： 1、试分析电容式、电涡流、光纤三种传器测量振动时的特点？ （三） 光纤传感器测量转速实验 一、实验目的：了解光纤位移传感器用于测量转速的方法。 二、基本原理：利用光纤位移传感器在被测物的反射光强弱明显变化时所产生的相应信号，经电路处理转换成相应的脉冲信号即可测量转速。 三、需用器件与单元：光纤传感器、光纤传感器实验模板、直流源±15V、转动源（2000型）或转动测量控制仪（9000型）。 四、实验步骤： 1、将光纤传感器按实验（二）图3-5装于传感器支架上，使光纤探头与电机转盘平台上的反射点对准。 2、按图9-2接线，将光纤传感器实验模板输出V01与数显电压表VI端相接，接上实验模板上±15V电源，数显电压表置2V档，并按以下步骤操作:①用手转动圆盘，使探头避开反射面，合上主控箱电源开关，调节RW使数显表显示接近零（≥０）。②再用手转动圆盘，使光纤探头对准反射点，调节升降支架高低，使数显表指示最大，重复①、②步骤，直至两者的电压差值最大（差值需大于1V）。再将V01与转速／频率表的fin端相接，频率/转速表开关拨到转速档。 3、接入+2V—+24V直流电压至旋转电机，调节转速旋钮，使电机转动，逐渐加大转速电压，使电机转速加快，固定某一转速记下数显表上读数。 注：最高转速请不要超过2400转/分，否则光纤探头的动态响应范围可能会不够。 五、思考题： 1、测量转速时转速盘上反射点的多少与测速精度有否影响？ 2、你可以用实验来验证一下转盘上仅一个反射点的情况吗？ 实验二 PSD实验 (一) PSD位置传感器位置测量实验 PSD位置传感器是光电检测器件，利用PSD的光电流可测量入射到其感光区域的光斑能量中心位置(一维)，时间响应快，可应用于多种测量场合。本PSD位置传感器采用了模似电路的位置处理，利用传