光電檢測實驗學習報告計劃

1、實驗三十光纖位移傳感器（半圓分部）的特征實驗一、實驗目的：認識光纖位移傳感器的工作原理和性能。二、基根源理：本實驗采納的是導光型多模光纖，它由兩束光纖構(gòu)成半圓散布的Y型傳感探頭，一束光纖端部與光源相接用來傳達發(fā)射光，另一束端部與光電變換器相接用來傳達接收光，兩光纖束混淆后的端部是工作端亦即探頭，當它與被測體相距時由光源發(fā)出的光經(jīng)過一束光纖射出后，經(jīng)被測體反射由另一束光纖接收，經(jīng)過光電變換器變換成電壓，該電壓的大小與間距相關，所以可用于丈量位移。三、需用器件與單元：光纖傳感器、光纖傳感器實驗模板、數(shù)顯單元、測微頭、直流電源15V、鐵測片。四、實驗步驟：1、依據(jù)圖9-1安裝光纖位移傳感器，二束光纖

2、分別插入實驗板上光電變換座內(nèi)，其內(nèi)部裝有發(fā)光管及光電變換管T。2、將光纖實驗模板輸出端V0與數(shù)顯單元相連，見圖9-2。3、在測微頭頂端裝上鐵質(zhì)圓片，作為反射面，調(diào)理測微頭使探頭與反射面稍微接觸,數(shù)顯表置20V檔。4、實驗模板接入15V電源，合上主控箱電源開關，調(diào)理RW2使數(shù)顯表顯示為零。5、旋轉(zhuǎn)測微頭,使被測體走開探頭,每隔0.1mm讀出數(shù)顯表顯示值,將其填入9-1。注：電壓變化范圍從0最大最小一定記錄完好。表9-1：光纖位移傳感器輸出電壓與位移數(shù)據(jù)以下表所示：經(jīng)過上述的表格能夠找出在X=6.5或許6.6mm時輸出電壓才達到最大值為6.78或許6.79V，但當持續(xù)找尋最小值的時候并無找到，輸出

3、電壓跟著位移的增大逐漸的減小，可是減小的幅度會逐漸的趨于均衡，在達到測微頭最大批程時還在持續(xù)的減小，所以并無找到最小的記錄。并以為X=4mm時為最小的0。6、依據(jù)表9-1數(shù)據(jù)，作出光纖位移傳感器的位移特征圖，并加以剖析、計算出前坡和后坡的敏捷度及兩坡段的非線性偏差。答：利用excel對數(shù)據(jù)進行剖析得光纖位移傳感器的位移特征圖以下所示：經(jīng)過光纖位移傳感器的位移特征圖可知：其圖形被分為前坡和后坡兩部分，在前坡輸出電壓跟著位移的增大而增大而且達到最大值，而且前坡的增大的幅度比較大，在后坡輸出電壓跟著位移的增大不再增大而是相應的減小，減小的幅度較小，并逐漸的趨于穩(wěn)固。經(jīng)過圖形能夠看出前坡的范圍窄，敏捷

4、度高，線性好，合用于測小位移和表面粗拙度。后坡的減弱與探頭和被測表面之間的距離平方成反比。將在最大值以前的值作為前坡的數(shù)據(jù)獨自取出來做辦理同時去掉最前和最后的值，相同用excel的繪圖進行斜線的擬合獲得以下的擬合直線，并顯示擬合的直線表達式：前坡部分的位移特征圖以下所示：經(jīng)過擬合出來的直線為y=3.1022x-12.934。計算前坡的敏捷度S：S=V/X(V為輸出電壓均勻變化量；X位移均勻變化量)，其敏捷度約為擬合直線的斜率：即S=3.1022(v/mm)。計算前坡的非線性偏差：f1=Vmax/yFS100%，式中Vmax為輸出電壓值與擬合直線的最大電壓偏差量：yFS為滿量程時電壓輸出均勻值。

5、經(jīng)過上表能夠知道Vmax=0.32146v，yFS=6.79v，則前Vmax/yFS100%=0.32146/6.79100%=4.7%。將在最大值以后的數(shù)據(jù)作為后坡的數(shù)據(jù)獨自取出來做辦理，擬合獲得以下的曲線，并顯示擬合的曲線表達式，后坡部分的位移特征圖以下所示：經(jīng)過擬合出來的曲線為y=444.488/(x2)2.63316。計算后坡的敏捷度S：S=V/X(偏差：f1=V為輸出電壓均勻變化量；X位移均勻變化量)，計算前坡的非線性Vmax/yFS100%，式中Vmax為輸出電壓值與擬合直線的最大電壓偏差量：yFS為滿量程時電壓輸出均勻值（上圖的橫坐標表示X，縱坐標表示V）。經(jīng)過擬合出來的曲線得下

6、表：經(jīng)過上表能夠知道V=0.167295v，X=0.1mm，其敏捷度S=V/X=0.167295/0.1=1.67295（v/mm），Vmax=-0.78088v，yFS=6.79v，則后=Vmax/yFS100%=-0.78088/6.79100%=-11.5%。五、思慮題：光纖位移傳感器丈量位移時，對被測體的表面有些什么要求？答：被測物體表面盡量保持圓滑，能夠使光正確的反射來減小漫反射。實驗三十一光纖傳感器丈量振動實驗一、實驗目的：認識光纖位移傳感器動向特征。二、基根源理：利用光纖位移傳感器的位移特征，配以適合的丈量電路即可丈量振動。三、需用器件與單元：光纖位移傳感器、光纖位移傳感器實驗模

7、板、振動梁（2000型）或振動丈量控制儀（9000型）、檢波/濾波/低通實驗模板、數(shù)顯頻次/轉(zhuǎn)速表。四、實驗步驟：1、將光纖傳感器按圖3-5安裝在振動臺上，并用手按壓振動臺，不可以使差動變壓器的活動桿有卡死的現(xiàn)象，不然一定調(diào)整安裝地點，光纖探頭瞄準振動臺的反射面。2、依據(jù)實驗三十的結(jié)果，找出前坡或后坡的線性段中點，經(jīng)過調(diào)理安裝支架高度將光纖探頭與振動臺臺面的距離調(diào)整在線性段中點（大概目測）。3、在圖9-2中V01與低通濾波器模板VI相接，低通輸出V0接到示波器。4、在振動源上接入低頻振動信號（2000型），將頻次選擇在6-10HZ左右，逐漸增大輸出幅度，注意不可以使振動臺面遇到傳感器，察看示波

8、器的信號波形。保持振動幅度不變，改變振動頻次察看示波器的信號波形。答：示波器的信號波形是正弦波，當逐漸增大輸出幅度時，示波器的信號波形的幅度也是逐漸的增大，與輸出幅度成正比。當保持振動的幅度不變時，改變振動頻次發(fā)現(xiàn)示波器的信號波形頻次逐漸的變小。5、依據(jù)實驗三十的數(shù)據(jù)，計算出梁的振動幅度有多大？答：由前波的位移特征圖能夠知道，梁的振動幅度知足正弦波，其電壓幅度V=6.68-0.03v=6.65v，由前波的擬合直線y=3.1022x-12.934可得，梁的振動幅度：X=(V+12.934)/3.1022=6.313mm.。五、思慮題：試剖析電容式、電渦流、光纖三種傳器丈量振動時的特色？答：電容式

9、丈量振動時其實是變極距差動電容式位移傳感器，經(jīng)過改變電容值來表征振幅的變化，其能夠丈量微位移。電渦流丈量振動頻次高于固有頻次的振動，他是經(jīng)過在振動過程中產(chǎn)生的感覺電流即渦流，在渦流里產(chǎn)生的交變磁場中產(chǎn)生的感覺電壓，其敏捷度低。光纖傳感器丈量振動時，光纖自己只起到傳光的作用。實驗三十二光纖傳感器丈量轉(zhuǎn)速實驗一、實驗目的：認識光纖位移傳感器用于丈量轉(zhuǎn)速的方法。二、基根源理：利用光纖位移傳感器在被測物的反射光強弱顯然變化時所產(chǎn)生的相應信號，經(jīng)電路辦理變換成相應的脈沖信號即可丈量轉(zhuǎn)速。三、需用器件與單元：光纖傳感器、光纖傳感器實驗模板、直流源15V、轉(zhuǎn)動源（2000型）或轉(zhuǎn)動丈量控制儀（9000型）。

10、四、實驗步驟：1、將光纖傳感器按實驗三十一圖3-5裝于傳感器支架上，使光纖探頭與電機轉(zhuǎn)盤平臺上的反射點瞄準。2、按圖9-2接線，將光纖傳感器實驗模板輸出V01與數(shù)顯電壓表VI端相接，接上實驗模板上15V電源，數(shù)顯電壓表置2V檔，并按以下步驟操作:用手轉(zhuǎn)動圓盤，使探頭避開反射面，合上主控箱電源開關，調(diào)理RW使數(shù)顯表顯示靠近零（）。再用手轉(zhuǎn)動圓盤，使光纖探頭瞄準反射點，調(diào)理起落支架高低，使數(shù)顯表指示最大，重復、步驟，直至二者的電壓差值最大（差值需大于1V）。再將V01與轉(zhuǎn)速頻次表的fin端相接，頻次/轉(zhuǎn)速表開關撥到轉(zhuǎn)速檔。3、接入+2V+24V直流電壓至旋轉(zhuǎn)電機，調(diào)理轉(zhuǎn)速旋鈕，使電機轉(zhuǎn)動，逐漸加大

11、轉(zhuǎn)速電壓，使電機轉(zhuǎn)速加速，固定某一轉(zhuǎn)速記下數(shù)顯表上讀數(shù)。答：固定在2135轉(zhuǎn)/分時的數(shù)顯表讀數(shù)為14.58V。注：最高轉(zhuǎn)速請不要超出2400轉(zhuǎn)/分，不然光纖探頭的動向響應范圍可能會不夠。五、思慮題：1、丈量轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)速盤上反射點的多少與測速精度有否影響？答：丈量轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)速盤上反射點的多少與測速精度有影響，反射點越少，測數(shù)精度越低。2、你能夠用實驗來考證一下轉(zhuǎn)盤上僅一個反射點的狀況嗎？答：計算在1分鐘時間內(nèi)的脈沖數(shù)能否與轉(zhuǎn)速相等，假如相等，則轉(zhuǎn)盤上僅有一個反射點。實驗四十二PSD地點傳感器地點丈量實驗PSD地點傳感器是光電檢測器件，利用PSD的光電流可丈量入射到其感光地區(qū)的光斑能量中心地點(一維)

12、，時間響應快，可應用于多種丈量場合。本PSD地點傳感器采納了模似電路的地點辦理，利用傳感器兩極輸出的電流，經(jīng)運算放大器電流電壓變換，加減運算，(有條件還可利用模似除法器)，其輸出電壓取決于光斑能量中心地點。一、PSD地點傳感器系統(tǒng)構(gòu)成：見圖121、PSD傳感器。2、電子辦理模塊：I/V變換加減電路除法器*放大器(增益，調(diào)零)3、半導體激光器。4、機械調(diào)理支架(調(diào)理PSD傳感器與激光光斑地點)。5、振動梁注：“*”電路為調(diào)試中可增減部分。二、PSD傳感器地點測試實驗：將測微頭與梁邊上的磁鐵吸合，調(diào)理測微頭來調(diào)整激光光源的上下地點。使光斑大概在PSD傳感器的中心點上。旋轉(zhuǎn)測微頭使光斑能在PSD傳感器有效面上挪動。接入15V電源，將PSD信號輸出端V0與數(shù)字電壓表Vi相聯(lián)，電壓表置2V檔。(4)調(diào)理測微頭，使電壓表指示為零。往上旋轉(zhuǎn)測微頭，每隔0.1mm或0.2mm讀一次電壓表數(shù)值，并記入下表。所得實驗數(shù)據(jù)以下：(5)將測微頭回到零位，往下旋轉(zhuǎn)測微頭，相同每隔0.1或0.2mm讀一次電壓表數(shù)值并填入上表。作出XV曲線，計算系統(tǒng)敏捷度及剖析偏差的根源。答：經(jīng)過上表作出XV曲線以下：經(jīng)過擬合出來的直線為y=1.5202x-5.542。計算系統(tǒng)的敏捷度S：S=V/X(V為輸出電壓均勻變化量；X位移均勻變化量)，其敏捷度約為擬合直線的斜率：即S=1.5202。計算其非線性偏差：f