光纤传感器系列实验讲义

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1、CSY10G型光电传感器系统实验仪是为了适应现代光电传感器实验教学课程所需而研制的实验仪器。其特点是将各种光电传感器、被测体、信号源、仪表显示、信号采集、处理电路及实验所需的温度、位移、光源、旋转装置集中于一机，可以方便地对十种光电传感器进行光谱特性、光电特性、温度特性等二十余种实验。并可根据实验原理自主开发出更多的实验内容。实验仪主要由实验工作台、信号控制及仪表显示、图象和数据采集、光电转换/处理电路组成。位于实验仪顶部的工作台部分，分别布置有热释电红外传感器、温度源、慢速电机、衍射光栅、固体激光器、PSD光电位置传感器、CCD电荷图象

2、传感器、位移平台、光电器件安装板、莫尔条纹光栅位移传感器、光纤传感器、光电断续器、旋转电机等。（详见实验仪工作台布局图）传感器：（十种）1、光敏二极管：由具有光敏特性的PN结制成，不同的二极管光谱范围是不同的。2、光敏三极管：具有NPN或PNP结构的半导体光敏管，引出电极二个，较之光敏二极管具有更高的灵敏度。3、光敏电阻：CdS材料制成，其电阻值随光照强度而改变。4、光电池：根据光生伏特效应原理制成的半导体PN结，光谱响应范围在50~100μm光波长之间。5、光断续器：透过型的红外发射-接收器件。6、光纤传感器：导光型红外发射-接收传感器

3、，可测位移、转速、振动等。7、PSD光电位置传感器：一维半导体光点位置敏感传感器，测试范围≤10mm，灵敏度≥0.01mm。8、CCD电荷耦合图象传感器：物体轮廓与图象监测，光敏面尺寸4mm×3.5mm。9、热释电红外传感器：工作范围波长5~10μm红外光,探测距离≥5m。10、光栅传感器：光栅衍射及光栅距测试、光栅莫尔条纹精密位移测试。温度源：电加热器，温升≤100℃。光源：12V安全电压，高亮度卤钨灯；各色高亮度LED发光管。慢速电机：控速电机及遮温叶片组成。位移装置：位移范围25mm,精度1μm。旋转电机：转速0~2400转/分。直

4、流稳压电源：±12V、±2V~10V、激光电源、CCD电源。数字电压/频率表：31/2位显示，精度1%。微安表：0~100μA，精度2.5%。试件插座：位于光电器件模板上，可供实验者插入随机所带附件中提供的光电器件进行实验比较，试件插座与仪器下部面板上的传感器接口处的“光敏电阻Ⅱ”、“光电池Ⅱ”、“发光二极管Ⅱ、Ⅲ”的备用插座相并接，实验时试件可插入试件插座，也可插入相关传感器的备用插座。实验选配单元：实验者可利用仪器提供的电源、电位器、三极管、部分光电器件、仪表及实验连接线组成光电器件的光谱、照度、伏安特性等测试电路。实验时，传感器接入

5、光电转换/处理电路相应的传感器接口，按照实验内容正确操作，确认无误后开启电源。实验者可利用仪器提供的试件插座对相同种类不同型号的光电传感器进行性能测试比较。实验前应检查仪器的工作电压是否正常，实验连接线是否完好，实验中应避免电源之间相互短路。请注意当高亮度光源打开时对仪器有一定的干扰，特别是在小信号数据采集时应避免开灯，光源灯头及电源线接头应注意保持接触良好。光电实验仪器在实验时应注意背景光的影响，必要时有些实验应在暗光下进行。请注意本仪器为实验性仪器，大多实验主要是对光电传感器进行定性的分析演示，而非应用工程中的定量测试。通过完成本实验

6、仪的实验内容，期望能对实验者在光电传感器方面的认识有所加深，为以后的工程应用打下基础。光纤位移传感器原理实验原理:本实验仪中所用的为传光型光纤传感器,光纤在传感器中起到光的传输作用，因此是属于非功能性的光纤传感器。光纤传感器的两支多模光纤分别为光源发射及接收光强之用，其工作原理如图(22)所示。光纤传感器工作特性曲线如图(23)所示。一般都选用线性范围较好的前坡为测试区域。实验所需部件:光纤、光电变换器、放大稳幅电路、红外发射及检测电路（光纤变换电路内）、反射物（电机叶面）、电压表.实验步骤:1.观察光纤结构：一支发射、另一支为接收的多模

7、光纤为半圆形结构，光纤质量的优劣可通过对光照射观察光通量得出结论。2.光电传感器内发射光源是近红外光,接收近红外信号后经稳幅及放大。判断光电变换器中两个安装孔位置具体为发射还是接收可采用如以下办法:将光纤变换器电压输出端接电压表输入端，光电变换块四芯航空插头接入光纤变换器四芯插座，将双支光纤的其中一根插入光电变换块中的一孔，观察电压表输出情况。将接通电源的红外发光管靠近光纤探头，如VO端有电压输出则此孔为接收放大端，如单独插入另一孔,光纤探头靠近接通电源的红外光敏三极管,探测电路动作则说明此孔为红外光源发射。1.将两根光纤均装入光电变换块

8、,装入时注意不要过分用力,以免影响到变换块中光电管的位置。分别将光纤探头置于全暗无反射和对准较强光源的照射，光纤变换器输出电压应分别为零和最大值。注意事项:光纤三端面均经过精密光学抛光,其端面