一、 实验目的：
了解光纤位移传感器的工作原理和性能。
光纤探头二、 基本原理：
光纤传感器分为两类：功能型及传光型。功能型光纤传感器将 “传”和“感”合为一体。工作时利用被测量对光敏感来检测光的基本参数（如光强、相位、偏振、频率等），这些参数的改变反映了被测量的变化。光参数的变化被光电元件接收，并经处理后就可得到被测的物理量。传光型光纤传感器主要是利用光纤对光的传输作用，由其他敏感元件与光纤传输回路组成测试系统，光纤仅起传输作用，本实验采用传光型光纤位移传感器（图1）。由光源发出的光经传输光纤由端部射出，经被测体反射后由接受光纤传到光电转换器转换成电压。该电压的大小与间隙d有关，因此可用于测量位移。 发射光
接收光
(a)光纤测位移工作原理 (b)Y形光纤
图1 Y形光纤测位移工作原理图 图2 光纤位移特性曲线
位移量测是根据传输光纤与接受光纤交点的视景所决定。当探头与被测物接触时（d=0），则全部传输光量直接被反射至传输光纤，没有提供光给接受光纤，输出讯号便为“零”。当d增加时，接受光纤接收之光量也越多，输出讯号便增大，当d增加到交点时，接受光纤受光最强，此时为“光峰值”。若光峰值之后d继续增加，将造成反射光扩散，使得输出讯号下降（图2），一般都选用线性范围较好的前坡为测试区域。
三、 器件与单元：
机头静态位移安装架、测微头、被测体(铁圆片抛光反射面) 、光纤传感器、光纤座(光电变换)、主板F／V表、光纤输出口、差动放大器。 四、 实验步骤：
1、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纤座中,绝对不能用手抓捏光纤的黑包皮部分进行插拔，插入时不要过分用力,以免损坏光纤座组件中光电管。
图3光纤传感器位移实验安装、接线示意图
2、安装测微头、被测体：调节测微头的微分筒到5 mm处(测微头微分筒的0塑料袋泳衣刻度与轴套5刻为对准)。将测微头的安装套插入静态位移安装架的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、在主板上按图3示意接线：检查接线无误后合上电源开关，将F／V表的量程切换到20V档，将差动放大器的开关拨到“开”位置。将差动放大器的增益按顺时针轻转到底，调节差动放大器的调零使F／V表显示为零。
4、逆时针调动微分筒，每隔0.5mm(微分筒1圈)读取电压表显示值，将数据填入表1。根据表1数据画出实验曲线并出线性区域较好的范围计算灵敏度和非线性误差。
表1 光纤位移传感器输出电压与位移数据
X（mm） | 0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | FOSY2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5导电碳油 | 4.0 | 4.5 |
V(v) | 0 | 0.57 | 1.09 | 1.48 | 1.73 | 1.91 | 1.95 | 1.98 | 1.92 | 1.82 |
X（mm） | 5.0 | 5.5 | 6.0 | 6.5 | 7.0 | 7.5 | 8.0 | 8.5 | 9.0 | 活塞销9.5 |
V(v) | 1.67 | 1.53 | 1.40 | 1.28 | 1.17 | 1.08 | 0.97 | 0.87 | 0.81 | |
| | | | | | | | | | |
U/mV
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
弹性钢1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 mm
五、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？
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