光纤传感器位移和转速测量研究-论文.pdf

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1、第27卷第3期大学物理实验Vo1．27No．32014年6月PHYSICALEXPERIMENTOFC0UJEGEJun．2014文章编号：1007—2934(2014)03—0065-03光纤传感器位移和转速测量研究刘玉燕(华北电力大学，北京102206)摘要：介绍光纤传感器的测量原理，并对位移和转速测量进行研究，利用matlab软件对位移测量结果进行曲线拟合，且将光纤传感器和电涡流传感器的转速测量结果进行比较，最后得出利用光纤传感器进行测量具有电路结构简单、精度高、光路弯曲等优点。关键词：光纤传

2、感器；位移；转速；电涡流传感器中图分类号：TN25文献标志码：A近年来随着低损耗系数光纤的诞生，使光纤传感器的研究越来越为人们重视，在《传感器原2位移测量理与应用》课程中开设相应实验是非常必要的。仪器中光纤探头为半圆型结构，由数百根光1光纤传感器原理导纤维组成，一半为光源光纤，一半为接收光纤。探头对准镀铬反射片。反射片紧紧固定在可上下反射式光纤位移传感器的工作原理¨如图移动的振动圆盘上，振动台上装上测微头，旋动测(1)所示，光纤采用Y型结构，两束多模光纤一端微头，带动圆盘上下移动并可直接读出其相对位

3、合并组成光纤探头，在传感系统中，一支为接收光移。反射光通过接收光纤、光电变换器、电压表所纤，另一支为光源光纤，光纤只起传输信号的作组成的测量装置可得到传感器探头与反射片位移用。当光发射器发生的红外光，经光源光纤照射变化时的电压信号输出。实验开始时使光纤探头至反射体，被反射的光经接收光纤至光电转换器，端面紧贴反射镜面(必要时可稍许调整探头角光电元件将接收到的光信号转换为电信号。其输度)，此时Vo输出为最小。然后旋动测微头，使出的光强决定于反射体距光纤探头的距离，通过反射镜面离开探头，每隔0．25mm记

4、录一Vo电对光强的检测而得到位置量J。当光纤探头与压值。表1是一组测量结果，反映了位移x与输反射面的相对位置发生周期性变化，光电变换器出电压V的关系。输出电量也发生相应的变化，经V／F电路变换，成方波频率信号输出，便可测得转速J。3转速测量接收光纤将光纤探头转一角度置于测速电机(两个叶△X片)上方，并调整探头高度使其距转盘面1mm左右，光纤探头以对准转盘边缘内3ram处为宜。转光源光纤：体动一周要经过光纤传感器两次，就是说转动一圈—一可在F／V电路输出上得到2个方波，当得到频率F，则电机转速=方波频

5、率除以2E4]。图1反射式光纤位移传感器原理图收稿日期：2014．03—12光纤传感器位移和转速测量研究67[J]．大学物理实验，2003，16(4)：11—13．5结论[3]蒋宏严，蒋工，金光海·光纤转速测量仪[J]．实验室仪器，1990(2)：28—30．田大超，马军山，李亚荣．光纤式转速测量系统的研通过光纤传感器的位移和转速实验结果可以究[J]．大连铁道学院学报，1994，15(4)：32—36．得出：测量结果可靠、实用方便、结构简单、可以实王小军．基于光纤传感器的转速测量系统设计[J]．现光

6、路弯曲等优点。并且由转速测量实验还可以传感器世界，2011，02：20。21．启发学生观察电机转动两个叶片的抖动现象。利方坤．转速测量的几种方法[J]．煤炭技术，2002，21用matlab软件对测量结果进行处理，可以激发学(2)：38—39．生做实验的兴趣，有利于对学生创新能力的培养。王成栋，朱永生，康荣学，张优云．基于电涡流传感器的转速测量方法研究[J]．仪表技术与传感器，参考文献：2003(6)：45—47．[1]王化祥，张淑英．传感器原理及应用(修订版)[M]．杨幼桐，等．基于单片机与结感器

7、的金属线胀系数天津：天津大学出版社，1999：237—247．测定[J]．力学物理实验，2013(4)：40—43．[2]崔亦飞，程强，张伟，薛维忠．光纤传感器实验研究r}rlrl45678]j1_1JResearchontheDisplacementandSpeedMeasurementofOpticalFiberSensorLIUYu—yan(NorthChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206)Abstract：Itintroducesthemeasu

8、ringprincipleofopticalfibersensor，andresearehesthedisplacementandspeedmeasurement．CurvefittingofthedisplacementmeasurementresultsisdonebyusingMATLABsoftware，andthespeedmeasurementresultsarecomparedbetweenopticalfibersensorandeddycurrent