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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划光纤传感器实验报告,工科物理实验实验题目：光纤传感器实验目的：掌握干涉原理，自行制作光线干涉仪，使用它对某些物理量进行测量，加深对光纤传感理论的理解，以受到光纤技术基本操作技能的训练。实验仪器：激光器及电源，光纤夹具，光纤剥线钳，宝石刀，激光功率计，五位调整架，显微镜，光纤传感实验仪，CCD及显示器，等等实验原理：实验数据：1.光纤传感实验升温过程降温过程2测量光纤的耦合效率在光波长为633nm条件下，测得光功率计最大读数为。数据处理：一测量光纤的耦合效率在=633nW，光的输出功率
2、P1=2mW情况下。在调节过程中测得最大输出功率P2=代入耦合效率的计算公式：10-4二光纤传感实验1.升温时利用Origin作出拟合图像如下：B温度/由上图可看出k=根据光纤温度灵敏度的计算公式,由于每移动一个条纹相位改变2，则=2m故灵敏度即为因l=故其灵敏度为）rad/2.降温时利用Origin作出拟合图像如下：条纹数-20A-40B由上图可看出k=同上：温度/灵敏度为因l=故其灵敏度为）rad/由上述数据可看出，升温时与降温时灵敏度数据相差较大，这是因为在升温时温度变化较快，且仪表读数有滞后，所以测出数据较不准确，在降温时测出的数据是比较准确的。思考题：1.能否不用分束器做实验？替代方
3、案是什么？答：可以，只要用两个相同的相干波波源分别照射光纤即可，这样也可造成光的干涉。2.温度改变1时，条纹的移动量与哪些因素有关？答：与光纤的温度灵敏度有关与光纤置于温度场的长度有关3.实验中不可用ccd是否能有办法看到干涉条纹？替代方案是什么？答：可以。可以用透镜将干涉条纹成像在光电探测器上进行测量。实验小结：1.光纤的功能层非常脆弱，光纤剥离过程中要使力均匀，不可用力过猛，否则易造成光纤的断裂，必要时可分段进行剥离。2.使用宝石刀进行切割时，要轻轻划一下，再将光纤弹断，直接切断会造成光纤断面不平滑，导致测出的光纤耦合系数较低。3.光纤传感实验时记录移动的条纹数时可自行在显示器上寻找参照点
4、，保证记录的准确即可。4.光纤传感实验时不要打开机箱上盖，实验完毕后关闭所有电源，整理好各仪器。北京XXX大学实验报告课程名称：实验四光纤传感器静态实验学院：自动化专业：自动化班级：学号：姓名：成绩：XX年12月10日一、任务与目的了解光纤位移传感器的原理结构、性能。二、原理反射式光纤位移传感器的光纤采用Y型结构，两束多膜光纤一端合并组成光纤探头，另一端分为两束，分别作为光源光纤和接收光纤，光纤只起传输信号的作用，当光发射器发出的红外光，经光源光纤照射至反射面，被反射的光经接收光纤至光电转换器将接受到的光纤转换为电信号。其输出的光强决定于反射体距光纤探头的距离，通过对光强的检测而得到的位移量。
5、三、内容与步骤(1)观察光纤位移传感器结构，它由两束光纤混合后，组成Y形光纤，探头固定在Z型安装架上，外表为螺丝的端面为半圆分布；(2)了解振动台在实验仪上的位置(3)如图接线：因光/电转换器内部已按装好，所以可将电信号直接经差动放大器放大。F/V显示表的切换开关置2V档，开启主、副电源。图(4)旋转测微头，使光纤探头与振动台面接触，调节差动放大器增益最大，调节差动放大器零位旋钮使电压表读数尽量为零，旋转测微头使贴有反射纸的被测体慢慢离开探头，观察电压读数由小大小的变化。旋转测微头使F/V电压表指示重新回零；旋转测微头，每隔读出电压表的读数，并将其填入表格中。(6)关闭主、副电源，把所有旋钮复
6、原到初始位置。(7)作出V-X曲线，计算灵敏度S=VX及线性范围。四、数据处理旋转测微头使贴有反射纸的被测体慢慢离开探头时，电压读数的变化见下表：作出V-X曲线：由图表可知当旋转测微头使贴有反射纸的被测体慢慢离开探头时在距离到区间和到区间的线性度较好，经计算，到区间的灵敏度S=/mm，到区间的灵敏度S=/mm。五、结论通过实验进一步了解了光纤传感器感知距离的原理，并且观察了实过程中的工作状况，通过对实验数据的整理计算，得出实验结果为当测微头距离到区间的灵敏度S=/mm，到区间的灵敏度S=/mm，通过实验又一次复习巩固了光纤传感器方面的知识。光纤传感实验报告1、基础理论光纤光栅温度传感器原理光纤
7、光栅温度传感原理光纤光栅的反射或者透射峰的波长与光栅的折射率调制周期以及纤芯折射率有关，而外界温度的变化会影响光纤光栅的折射率调制周期和纤芯折射率，从而引起光纤光栅的反射或透射峰波长的变化，这是光纤光栅温度传感器的基本工作原理。光纤Bragg光栅传感是通过对在光纤内部写入的光栅反射或透射Bragg波长光谱的检测,实现被测结构的应变和温度的绝对测量。由耦合模理论可知,光纤光栅的Bragg中心波长为式中为光栅的周期;neff为纤芯的有效折射率。外界温度对Bragg波长的影响是由热膨胀效应和热光效应引起的。由公式(1)可知,Bragg波长是随和而改变的。当光栅所处的外界环境发生变化时,可能导致光纤光
8、栅本身的温度发生变化。由于光纤材料的热光效应,光栅的折射率会发生变化;由于热胀冷缩效应,光栅的周期也会发生变化,从而引起和的变化,最终导致Bragg光栅波长的漂移。只考虑温度对Bragg波长的影响,在忽略波导效应的条件下,光纤光栅的温度灵敏度为式中F为折射率温度系数;为光纤的线性热膨胀系数;p11和p12为光弹常数。由式(2)可知光纤光栅受到应变作用或当周围温度改变时，会使neff和?发生变化，从而引起Bragg波长的移动。通过测量Bragg波长的移动量，即可实现对外部温度或应变量的测量。光纤光栅温度传感器的封装为满足实际应用的要求,在设计光纤光栅温度传感器的封装方法时,要考虑以下因素:(1)
9、封装后的传感器要具备良好的重复性和线性度;(2)必须给光纤光栅提供足够的保护,确保封装结构要有足够的强度;(3)封装结构必须具备良好的稳定性,以满足长期使用的要求。为了能够有效起到增敏作用一般采用合金、钢、铜、铝等热膨胀系数大的材料对光纤光栅进行封装。蝶形片封装蝶形片封装光纤预拉后两头用环氧树脂固定在蝶形片上，中间光栅工作区悬在槽内，测量时将蝶形片固定在待测物体上。套管封装套管分装一类是在套管内填充环氧树脂进行温度补偿式分装，另一类是套管封装。钢管内腔充满环氧树脂封装管式封装其他封装方式考虑到待测物及增敏敏效果等其他因素，还有其他一些特殊封装方式。2、光纤光栅温度传感器的具体实验实验目的掌握光
10、纤光栅温度传感器的基础理论知识验证光纤光栅温度传感器相关理论对比光纤光栅温度传感器在不同封装情况下传感效果学会各类仪器的造作和使用学会相关数据处理方法实验器材温控箱、波长解调仪、两只支光纤光栅传感器、相关软件实验过程实验系统组成结构图将各类器件按结构图连接好，将Bragg光栅温度传感器放入温控箱内，检查温控箱气密性。打开数据采集软件、解调仪，检查传感器联通情况。打开温控箱电源进行升温实验，温度从30到80每次10递增。达到80摄氏度后，进行降温实验，温度从80到30每次10递减。温控箱温度恒定时记录数据采集软件相关数据。数据处理与分析采集数据升温温度：波长：nm降温温度：波长：nm两种封装光纤
11、光栅降温波长输出对比实验数据分析传感器的静态特性是表示传感器在被测输入量的各个值处于稳定状态时的输入一输出关系。衡量传感器静态特性的主要技术指标是:线性度、灵敏度、迟滞和重复性。线性度线性度又称非线性,是表征传感器输出一输入校准曲线与所选定的拟合直线之间吻合程度的指标。通常用相对误差来表示线性度,即eL?max?100%yFS式中,max为输出平均值与拟合直线间的最大偏差;yFS为理论满量程输出。本次实验采用最小二乘法直线法。正常封装传感器升温波长正常封装传感器升温波长增量图从图中可以看出，正常封装传感器的灵敏度是S=?y/?x?,线性度eL=%。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
