實驗一 差動變壓器式電感傳感器的靜態(tài)位移... - 上海

1、實驗三光纖轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測量 一、概述在許多領(lǐng)域中，轉(zhuǎn)速的測量是相當重要的，除了大量的工業(yè)和民用測量外，特別是在航天航空事業(yè)中的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，主要依靠精確的慣性轉(zhuǎn)速傳感器。在以往，它是由機械陀螺來實現(xiàn)的，近年來開發(fā)的光纖轉(zhuǎn)速傳感器（光陀螺）與機械陀螺相比有著許多突出的優(yōu)點，所有研制中的光纖轉(zhuǎn)速傳感器（光陀螺）都是根據(jù)薩拉奈克效應(yīng)構(gòu)成，而本實驗所用的光纖轉(zhuǎn)速傳感器是基于光電式轉(zhuǎn)速計的原理，采用傳光型反射式光纖位移式傳感器的基本結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的。轉(zhuǎn)速就是轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度，嚴格講是指圓周運動的瞬時角速度，在機械行業(yè)中，對機械設(shè)備的轉(zhuǎn)速測量，通常采用平均速度測量法，即求某一段時間的平均速度，一般采用每分鐘

2、的轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)來表示。轉(zhuǎn)速測量方法很多，所用轉(zhuǎn)速傳感器的種類也不少，根據(jù)測量信號可分為摸擬和數(shù)字式，也可根據(jù)是否與測量對象接觸分為接觸式和非接觸式，其中光電式轉(zhuǎn)速測量是一種數(shù)字非接觸式測量。 二、實驗?zāi)康谋緦嶒災(zāi)康氖钦莆者\用單頭反射式光纖位移傳感器作為轉(zhuǎn)速測量，以及與一般光電式轉(zhuǎn)速測量的比較。 三、光纖轉(zhuǎn)速傳感器的原理這種傳感器的結(jié)構(gòu)較簡單，它利用光纖位移傳感器作探頭，將反射膜片粘在轉(zhuǎn)動圓片上，從而構(gòu)成轉(zhuǎn)速測量傳感器，如圖46所示。 這種傳感器工作原理為：光源發(fā)出的光經(jīng)發(fā)射光纖傳輸并投射到反射膜片的表面，反射后由接收光纖接收并傳至光敏元件。由于反射膜片只貼在半個圓盤上，當圓盤轉(zhuǎn)動時，反射

3、光便有強弱之分，因而輸出電平便有高低之分，其變化周期與轉(zhuǎn)動速度相同，故可方便地用于轉(zhuǎn)速測量。 上述這種結(jié)構(gòu)的單頭反射式光纖轉(zhuǎn)速傳感器已有正式產(chǎn)品上市。實際上，光纖傳感器也可用于位移、速度及振動的測量，它們都是根據(jù)反射光的強度變化來進行測量的。四、測量設(shè)備及系統(tǒng)主要設(shè)備有：(1)電機轉(zhuǎn)動臺和電機控制器（含調(diào)速器和光電轉(zhuǎn)速測量單元）。用于轉(zhuǎn)動調(diào)速并獲得比較轉(zhuǎn)速信號；(2)用來傳光的型光纖束；(3)用于提供穩(wěn)定激勵光源和接收測量的光纖變換器；(4)用于顯示光電轉(zhuǎn)速測量值的V/F表；(5)用于輔助監(jiān)測轉(zhuǎn)動波形的示波器。本實驗測量方框圖如下：五、實驗步驟與要求1實驗步驟(1)檢查光纖轉(zhuǎn)速傳感器安裝情況，

4、細心調(diào)節(jié)探頭和轉(zhuǎn)盤表面距離在2mm左右，即在后坡線性區(qū)中央附近。(2)電壓/頻率(V/F)表量程旋鈕置“2kHz/2V”頻率檔，輸入和轉(zhuǎn)動源的光電輸出(即電機控制單元的OUT輸出口)相連接。(3)將轉(zhuǎn)速輸出調(diào)至最小(逆時針旋到底)，再開啟轉(zhuǎn)動源開關(guān)，觀察轉(zhuǎn)盤與光電開關(guān)及光纖探頭有無碰擦，如有碰擦應(yīng)立即關(guān)閉轉(zhuǎn)動源，待排除故障后再開啟。(4)連接光纖變換器頻率輸出(F-OUT)與數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)通道1(CH1)，將光纖變換器輸出增益調(diào)至最大(順時針旋到底)，開啟光纖變換器和數(shù)據(jù)采集器開關(guān)。 (5)雙擊電腦桌面上的“傳感器實驗”圖標，在打開窗口中點擊新做實驗，輸入姓名及班級，選擇實驗“四三”，完成采

5、樣設(shè)置。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動源輸出電壓，使V/F表讀數(shù)為0.010kHz(即10Hz)，在“f 1欄”輸入“10”，按數(shù)據(jù)讀入采集此時光纖變換器的輸出頻率值。(6)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動源輸出電壓，以5Hz的間隔使轉(zhuǎn)速從升至60Hz(相當于600r/min3600r/min)范圍，在“f 1欄”輸入V/F表的讀數(shù)，轉(zhuǎn)速每調(diào)整一次進行一次數(shù)據(jù)采集，將采集到的“f 2”值填入下表：轉(zhuǎn)動源光電開關(guān)控測頻率f 1(Hz)1015202530354045505560光纖轉(zhuǎn)速傳感器測試頻率f 2(Hz)(7)采集完所有數(shù)據(jù)后，點擊菜單欄數(shù)據(jù)處理，在新彈出窗口中點擊全選，再點擊確定，然后點擊采集記錄表下的數(shù)據(jù)處理，便可得到數(shù)據(jù)處理結(jié)果。觀察實驗曲線與擬合曲線，記錄數(shù)據(jù)處理結(jié)果。2實驗注意事項(1)光纖輸出端不允許接地，否則損壞內(nèi)部元件；(2)表頭輸入端的負端，內(nèi)部已接地；(3)作為轉(zhuǎn)動件，邊緣的水平跳動不能大于2mm，否則會影響測量的準確性，與光纖探頭碰撞會損壞光纖探頭和轉(zhuǎn)動元件。(4)實驗完成后應(yīng)釋放所有處理電路單元的開關(guān)按鈕(使其在關(guān)狀態(tài))，將轉(zhuǎn)速輸出調(diào)至最小(逆時針旋到底)，拆除并整理好所有連接線，注意拔線時最好稍帶點順時針旋轉(zhuǎn)。 六、實驗報告要求 1實驗?zāi)康模?2實驗原理與實驗系統(tǒng)簡介； 3列出實驗記錄表并作出