光纖傳感角度測量設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的原理

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

1、了解并掌握光纖的基本原理

2、了解并掌握光纖傳感角度測量工作原理

3、了解和掌握1602液晶屏使用方法；

4、了解和掌握51系列單片機(jī)工作原理，掌握基于51單片機(jī)的C語言程序編寫及燒錄方法；

二、實(shí)驗(yàn)器材

1、MXY5001 光纖傳感原理及應(yīng)用綜合實(shí)訓(xùn)平臺1臺；

2、反射式傳感光纖1根；

3、傳感光纖支架1個(gè)

4、光纖固定裝置2套；

5、支桿3個(gè)；

6、滑塊3個(gè)；

7、平面鏡裝置1個(gè)；

8、二維底座1個(gè)；

9、連接線若干；

三、實(shí)驗(yàn)原理

近年來，傳感器在朝著靈敏、精確、適應(yīng)性強(qiáng)、小巧和智能化的方向發(fā)展。在這一過程中，在這一過程中，光纖傳感器在這個(gè)傳感器家族的新成員倍受青睞。光纖具有很多優(yōu)異的性能，例如：抗電磁干擾和原子輻射的性能，徑細(xì)、質(zhì)軟、重量輕的機(jī)械性能；絕緣、無感應(yīng)的電氣性能；耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學(xué)性能等，它能夠在人達(dá)不到的地方（如高溫區(qū)），或者對人有害的地區(qū)（如核輻射區(qū)），起到人的耳目的作用，而且還能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。

根據(jù)光纖在傳感器中的作用，光纖傳感器一般分為功能型和非功能型兩類。

利用光纖本身的某種敏感特性或功能制成的傳感器，稱為功能型( functional fiber，FF)傳感器，又稱為傳感型傳感器。這類傳感器使用單模光纖，制造技術(shù)難度比較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且調(diào)試?yán)щy。

光纖僅僅起傳輸光的作用，它在光纖端面或中間加裝其他敏感元件感受被測量的變化，這類傳感器稱為非功能型( non - functional fiber，NFF)傳感器，又稱為傳光型傳感器。它的工作原理是：光纖把測量對象輻射的光信號或測量對象反射、散射的光信號直接傳導(dǎo)到光電元件上，實(shí)現(xiàn)對被測物理量的檢測。為了獲得較大的受光量和傳輸光的功率，這種傳感器所使用的光纖主要是孔徑大的階躍多模光纖。該光纖傳感器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、可靠、技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)，便于推廣應(yīng)用，但靈敏度較低，測量精度也不高。在用途上，非功能型傳感器要多于功能型傳惑器，而且非功能型傳感器的制作和應(yīng)用比較容易，所以目前非功能型傳感器品種較多。

本實(shí)驗(yàn)選用反射式光纖位移傳感器，圖9-1是反射式光纖位移傳感器測量工作原理示意圖；圖中光纖采用Y型結(jié)構(gòu)的兩束光纖，一端合并組成光纖探頭，另一端分為兩支，分別作為光源光纖和接收光纖。光從光源耦合到光源光線，通過光纖傳輸，射向反射片，再被反射到接收光纖，最后由光電轉(zhuǎn)換器接收。若光纖探頭發(fā)出的光垂直打到反射體上，轉(zhuǎn)換器接收到的光與反射體表面性質(zhì)、反射體到光纖探頭的距離有關(guān)。當(dāng)反射表面性質(zhì)確定后，接收到的反射光強(qiáng)隨光纖探頭到反射體的距離的變化而變化。當(dāng)反射體到光纖探頭的距離確定后，接收到的反射光強(qiáng)還會(huì)隨光纖探頭與反射體的角度的變化而變化。