光纖傳感角度測量設計實驗的原理

一、實驗目的

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系列單片機工作原理，掌握基于51單片機的C語言程序編寫及燒錄方法；

二、實驗器材

1、MXY5001 光纖傳感原理及應用綜合實訓平臺1臺；

2、反射式傳感光纖1根；

3、傳感光纖支架1個

4、光纖固定裝置2套；

5、支桿3個；

6、滑塊3個；

7、平面鏡裝置1個；

8、二維底座1個；

9、連接線若干；

三、實驗原理

近年來，傳感器在朝著靈敏、精確、適應性強、小巧和智能化的方向發展。在這一過程中，在這一過程中，光纖傳感器在這個傳感器家族的新成員倍受青睞。光纖具有很多優異的性能，例如：抗電磁干擾和原子輻射的性能，徑細、質軟、重量輕的機械性能；絕緣、無感應的電氣性能；耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學性能等，它能夠在人達不到的地方（如高溫區），或者對人有害的地區（如核輻射區），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，制造技術難度比較大，結構比較復雜，且調試困難。

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到光電元件上，實現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是結構簡單、可靠、技術上容易實現，便于推廣應用，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用比較容易，所以目前非功能型傳感器品種較多。

本實驗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型結構的兩束光纖，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，最后由光電轉換器接收。若光纖探頭發出的光垂直打到反射體上，轉換器接收到的光與反射體表面性質、反射體到光纖探頭的距離有關。當反射表面性質確定后，接收到的反射光強隨光纖探頭到反射體的距離的變化而變化。當反射體到光纖探頭的距離確定后，接收到的反射光強還會隨光纖探頭與反射體的角度的變化而變化。