包层泵浦fs光纤放大器的实验研究
第17卷 第9期强激光与粒子束Vol.17,No.9 2005年9月H IGH POWER L ASER AND PA R TICL E B EAMS Sep.,2005
文章编号: 100124322(2005)0921341203
包层泵浦f s光纤放大器的实验研究3
沈 华1,2, 丁广雷1,2, 王屹山1, 赵 卫1
(1.中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西西安710068;
2.中国科学院研究生院,北京100039)
摘 要: 在实验上对双包层光纤放大器进行了研究。采用新型内包层为六边形的铒镱共掺双包层光纤
作为放大介质,用带尾纤的半导体激光器进行泵浦,对f s光脉冲进行放大。当用2.5W的入纤功率泵浦50cm
长的双包层铒镱光纤时,把平均功率为10.8mW、重复频率20.84M Hz的激光放大到176mW,增益为12.2
dB,相应的单脉冲能量为8.1nJ,放大后脉冲宽度为480f s,峰值功率为16kW。
关键词: 铒镱共掺; 双包层光纤; f s脉冲; 光纤放大器
中图分类号: TN248.1 文献标识码: A
f s激光脉冲具有极高的峰值功率,与物质相互作用会产生许多新现象和新研究领域,如强光光学、超快速非线性光学、光孤子通信、T Hz脉冲雷达、多光子电离、激光等离子体等。对于波长1.5μm的通讯波段,f s激光脉冲由于它极短的脉冲宽度和与之相伴的宽带宽,将为提高光学时分复用和波分复用的信道数目提供方便,从而大大增加光纤通讯的容量。目前普通的f s光纤激光器件主要采用单模光纤作为激光介质,对泵浦源的激光模式要求高,并且泵浦功率不高,耦合效率低,输出功率只有几mW,这比f s固体激光器低几个数量级。掺铒光纤放大器(EDFA)具有增益高、噪声小、偏振不敏感、输出功率大、与传输速率无关等特点,能补偿长距离传输后光纤的损耗。1985年英国南安普顿大学首先研制了掺铒光纤放大器[1]。此后人们对掺铒光纤放大器进行了大量的研究[2～8],极大地推动了光纤通信的发展。由于Er3+具有浓度淬灭效应和能量上转换,使Er3+的掺杂浓度受限;而且由于常规的单模光纤芯径小、数值孔径小,使泵浦耦合效率低,这些都使放大器的增益达不到很高的水平。自1988年E.Snitzer首次描述包层泵浦光纤激光器以来,包层泵浦技术已被广泛地应用到光纤激光器和光纤放大器等领域[9,10],成为制作高功率光纤激光器和光纤放大器的首选途径。双包层光纤的独特之处在于它比常规光纤多了内包层。内包层由横向尺寸和数值孔径比纤芯大得多、折射率比纤芯小的纯SiO2或Z BL AN构成,是泵浦光的通道,对泵浦光波长是多模的。这种结构的光纤不要求泵浦光是单模激光,而且可对光纤的全长度泵浦,泵浦光只需耦合进大面积及大数值孔径的内包层中,泵浦能量间接地耦合到纤芯内,大大提高了泵浦效率。为了提高对泵浦光的吸收效率,人们一直在努力优化内包层的边界条件,提出并拉制了D形、长方形、正方形和六边形等内包层形状[11,12]的光纤。实验表明,这些内包层形状的光纤相对圆形内包层形状对泵浦光的吸收效率大大提高。以铒镱共掺作为纤芯[13]可以让Yb3+包围在Er3+周围,这样既能增加Er3+的溶解度,又能有效防止Er3+的浓度淬灭效应。在Er3+/Yb3+共掺系统的能级结构中,作为共掺离子Yb3+,其吸收截面积很大,处于基态的粒子被激发到高能级的效率很高。通过交叉弛豫,Yb3+高能级上的粒子转移到Er3+能量相近的能级上去,使Er3+相关能级上的粒子数急剧增加,大大提高了泵浦效率。
本文的实验中,我们选用新型内包层为六边形的铒镱共掺双包层光纤作为放大介质,对10.8mW f s激光脉冲进行放大,得到增益为12.2dB的170mW放大脉冲输出,放大后的脉冲宽度为480f s。
1 实验装置
实验中选用的泵浦光源为大功率多模尾纤输出的980nm半导体激光器。以全光纤f s激光器单模光纤输出的孤子脉冲作为种子源[14],其中心波长为1531nm,用自相关仪测得的锁模脉冲宽度(FW HM)为380f s,脉冲重复频率为20.84M Hz,信号光平均功率为10.8mW。增益介质为加拿大INO公司生产的EY805-Er/ Yb共掺双包层光纤,其纤芯直径为16μm,数值孔径为0.2,内包层形状为六边形,两平行边的距离为200μm。在980nm处吸收系数αp=5dB/m,在1536nm处吸收系数αp=0.49dB/m。
3收稿日期:2005201204; 修订日期:2005206213
作者简介:沈 华(1977—),女,辽宁人,硕士研究生,主要从事光纤激光器和光纤放大器的研究。
Fig.1 Experimental setup
图1 实验装置示意图
图1为整个系统的实验装置示意图。泵浦光源经准直凸
透镜和20倍的显微物镜耦合到双包层光纤,用截断法测得最
大入纤功率为2.5W 。采用后向泵浦方式进行放大,这种方
式能使得增益分布较为平坦,容易获得较高的激光输出,且能
降低ASE 引起的噪音。种子光经过一个隔离器耦合到双包
层光纤中去。信号光放大后,经双色镜反射输出。2 实验结果
分别截取20,50,180cm 三段不同长度的双包层光纤进行放大实验。取20cm 时,测得放大输出端总功率为73mW ,考虑到里面含有泵浦光,经过一个45°的980nm 全反1530nm 全透的双色镜后,测得放大后的信号光功率为50mW ,相应增益为7dB 。180cm 时,测得放大后的信号光功率为32mW ,信号光的增益只有417dB 。选用50cm 的E Y805光纤,测得放大后的信号光功率为176mW ,增益为12.2dB 。当光纤长度为50cm 时,测得放大输出功率随泵浦源电流增加的变化曲线如图2所示。
从实验结果可以看出,20cm 光纤太短,自发辐射振荡虽能得到很好抑制,但泵浦光没有被完全吸收,信号光不能得到有效放大,增益较小。180cm 光纤太长,产生的自发辐射振荡光消耗掉绝大部分的反转粒子数,使信号光的放大受到抑制,而且泵浦光完全被消耗,过长的光纤引起信号光被吸收损耗,增益很小[16]。因此需要合理选择光纤长度,对光纤端面也应适当处理。为抑制自发辐射放大,采用一个裸纤连接器和光隔离器的输出端连接,再将裸纤连接器的另外一端和掺杂双包层光纤直接焊接,这样可以减小自发辐射光在光纤端面的反射,从而抑制反射回来的自发辐射光在双包层光纤中放大。
用自相关仪对放大后的脉冲进行测量,得到如图3所示的输出的光脉冲宽度与放大后信号光功率的关系。由图3可知,随泵浦功率的增加,信号光功率相应增加,输出脉冲逐渐变窄。脉冲变短是由于放大后的光孤子脉冲的峰值功率增大,脉冲为维持其原N 阶孤子形态传输,从而使脉冲的宽度发生窄化。
这可从孤子传输的脉Fig.4 Autocorrelation t race of t he amplified pulse 图4 光纤长度为50cm 时的脉冲自相关曲线
冲峰值功率和脉宽的关系((1)式)和N 阶孤子传输所需的峰
值功率((2)式)看出[15]。
P 1≈3.11|β2|γτ2FWHM
(1)式中:β2为光纤的群速度色散参数;
γ为光纤的非线性参数;τFWHM 为光脉冲的宽度。
P N ≈3.11N 2|β2|/γτ2FWHM =N 2P 1
(2) (1),(2)两式表明基态孤子和高阶孤子的峰值功率和脉
冲宽度成反比关系。在同阶孤子形态下,脉冲峰值功率增大,
脉冲宽度将变窄。
当光纤长度为50cm 时,脉冲自相关曲线如图4所示。
其中点线为自相关仪测得的曲线,实线为其双曲正割的拟合2431强激光与粒子束第17卷
曲线。自相关曲线宽度τFWHM =750f s ,实际光脉冲宽度约480f s 。
对于实验中所用的光纤,由公式(1)可以计算得到480f s 光脉冲对应的基孤子峰值功率为571W ,而放大后光脉冲的峰值功率为17kW ,因此放大后光脉冲所对应的孤子阶数为5.45。
3 结 论
以六边形内包层的铒镱共掺双包层光纤作为放大介质,多模尾纤输出的大功率半导体激光器为泵浦源,对f s 脉冲进行放大,得到最大增益为12.2dB 、脉宽为480f s 的放大输出。如果进一步优化耦合系统,对光纤连接处端面进行微加工,有望得到更大的放大输出。
参考文献:
[1] Poole S B ,Payne D N ,Fermann M E.Fabrication of low 2loss optical fibers containing rare 2eart h ions[J ].Elect ronics L etters ,1985,21
(17):737—738.
[2] Hardy A.Signal amplification in strongly pumped fiber amplifier[J ].Quant um Elect ronics ,1997,33(3):307—313.
[3] Mears R J ,Reekie L ,J auncey I M ,et al.Low 2noise erbium 2doped fiber amplifier operating at 1.54μm[J ].Elect ronics L etters ,1987,23
(19):1026—1028.
[4] Galvanauskas A ,Fermann M E ,Harter D.High power amplification of femtosecond optical pulses in a diode pumped fiber system[J ].Op 2
tics L etters ,1994,19(16):1201—1203.
[5] Fermann M E ,Galvanauskas A ,Sucha G ,et al.Fiber laser for ultrafast optics[J ].A p plied Physics B ,1997,65:259—262.
[6] Saleh A A M ,Jopson R M ,Evankow J D ,et al.Modeling of gain in erbium doped fiber amplifiers[J ].I E E E Photon Technol L ett ,1990,
2:714—717.
[7] 杜戈果,陈国夫.980nm 泵浦掺铒光纤放大器增益特性的理论研究[J ].中国科学(A 辑),1998,28(6):535—541.(Du G G ,Cheng G F.
Theoretical st udies on gain characteristics of 980nm pumping erbium 2doped fiber amlifier.Science in China (series A ),1998,28(6):535—541)
[8] Hardy A.Signal amplification in strongly pumped fiber amplifiers[J ].Quant um Elect ronics ,1997,33(3):307—313.
[9] Fermann M E ,Harter D ,Minelly J D ,et al.Cladding 2pumped passively mode 2locked fiber laser generating femtosecond and picosecond pul 2
ses[J ].Optics L etters ,1996,21(13):967—969.
[10] Pask H M ,Archambault J L ,Hanna D C ,et al.Operation of cladding 2pumped Yb 3+2doped silicate fiber laser in 1μm region[J ].Elect ron 2
ics L etters ,1994,30(11):863—869.
[11] Liu A ,Ueda K.The absorption characteristics of circular ,off set ,and rectangular double 2clad fibers[J ].Optical Communication ,1996,
132(11):511—518.
[12] Reichel V ,Unger S ,Muller H R ,et al.High 2power single 2mode Nd 2doped fiber laser[A ].Proc of SPIE[C].1998,3265:192—199.
[13] Aiso K ,Tashiiro Y S ,Suzuki T ,et al.Development of Er/Yb co 2doped fiber for high 2power optical amplifiers[J ].Furukaw a Review ,
2001,20:41—45.
[14] 刘东峰,陈国夫,王贤华.自起振被动锁模掺Er 3+光纤环形腔孤子激光器的实验研究[J ].中国科学(A 辑),1999,29(7):656—661.(Liu
D F ,Chen G F ,Wang X H.Self 2starting passively mode 2locked Er 2doped fiber ring soliton lasers.Science in China (series A ),1999,29(7):656—661)
[15] Agrawal G P ,胡国绛,黄超泽.非线性光纤光学[M ].天津:天津大学出版社,1992.(Agrawal G P ,Hu G J ,Huang C Z.Nonlinear fiber
optics.Tianjin :Tianjin University Prass ,1992)
[16] 杨祥林.光放大器及其应用[M ].北京:电子工业出版社,2000.(Yang X L.Optical amplifier and application.Beijing :Publishing House of
Electronics Industry ,2000)
Experiment of cladding pumped femtosecond f iber amplif ier
SH EN Hua 1,2, DIN G Guang 2lei 1, WAN G Y i 2shan 1, ZHAO Wei 1
(1.S tate Key L aboratory of T ransient O ptics and Photonics ,X i ’an I nstitute of O ptics and Precision Mechanics ,
Chinese A cadem y of Sciences ,X i ’an 710068,China;
2.Graduate S chool of Chinese A cadem y of Sciences ,B ei j ing 100039,China )
Abstract : Experiment of the double 2clad erbium 2ytterbium co 2doped fiber amplifiers were discussed.This fiber with hexa 2gonal inner clad is utilized as gain medium to amplify femtosecond pulse ,which is pumped by LD with pigtail fiber.The signal with 10.8mW average power at 20.84M Hz repetition rate is amplified to 176mW by using 50cm long fiber when launched pum 2ping power is 2.5W.The gain is 12.2dB and the single pulse energy is 8.1nJ.The amplified pulse width is 480f s ,correspond 2ing to a peak power of 16kW.
K ey w ords : Erbium 2ytterbium co 2doped ; Double clad fiber ; Femtosecond pulse ; Fiber amplifier
3431第9期沈 华等:包层泵浦f s 光纤放大器的实验研究
光纤位移传感器的动态实验一.
光纤位移传感器的动态实验一 （一） 实验目的 了解光纤位移传感器的动态应用。 （二） 实验仪器 DH-CG2000传感器系统实验仪（本实验所用部件包括：主、副电源、差动放大器、光纤位移传感器、低通滤波器、振动台、低频振荡器、激振线圈、示波器） （三） 实验内容 1. 了解激振线圈在实验仪上所在位置及激振线圈的符号。 2. 在静态实验的电路中接入低通滤波器和示波器，如图1接线。 图1 3. 将测微头与振动台的台面脱离，测微头远离振动台。将光纤探头与振动台反射面的距离调整在光纤传感器工作点即线形段中点上（利用静态特性实验中得到的特性曲线，选择线形中点的位置为工作点，目测振动台的反射面与光纤探头端面之间的相对距离即线性区△X 的中点）。 4. 将低频振荡信号接入振动台的激振线圈上，开启主、副电源，调节低频振荡器的频率与幅度旋钮，使振动台振动且振动幅度适中。 5. 保持低频振荡器输出的p p V -幅度值不变，改变低频振荡器的频率（用示波器观察低频振荡器输出的p p V -值为一定值，在改变频率的同时如幅值发生变化则调整幅度旋钮值p p V -相同），将频率和示波器上所测的峰峰值（此时的峰峰值p p V -是指经低通后的p p V -）填入表格中，并作出幅频特性图。 6. 关闭主、副电源，把所有旋钮复原到原始最小位置。
（四）数据表格 光纤位移传感器的动态实验二 （一）实验目的 了解光纤位移传感器的测速应用。 （二）实验仪器 DH-CG2000传感器系统实验仪（本实验所用部件包括：电机控制、差动放大器、小电机、电压表、光纤位移传感器、直流稳压电源、主、副电源、示波器） （三）实验内容 1.了解电机在实验仪上所在的位置及控制单元。 2.按图2接线，将差动放大器的增益置最大，电压表的切换开关置2V，开启主、副电源。 图2 3.将光纤探头移至电机上方对准电机上的反光纸，调节光纤传感器的高度，使电压表显示 最大。再用手稍微转动电机，让反光面避开光纤探头。调节差动放大器的调零，使电压表显示接近零。 4.旋动电机控制电位器，使电机运转。
光纤放大器的调节方法
光纤放大器的调节方法 无线光通信是以激光作为信息载体，是一种不需要任何有线信道作为传输媒介的通信方式。与微波通信相比，无线光通信所使用的激光频率高，方向性强(保密性好)，可用的频谱宽，无需申请频率使用许可;与光纤通信相比，无线光通信造价低，施工简便、迅速。它结合了光纤通信和微波通信的优势，已成为一种新兴的宽带无线接人方式，受到了人们的广泛关注。但是，恶劣的天气情况，会对无线光通信系统的传播信号产生衰耗作用。空气中的散射粒子，会使光线在空间、时间和角度上产生不同程度的偏差。大气中的粒子还可能吸收激光的能量，使信号的功率衰减，在无线光通信系统中光纤通信系统低损耗的传播路径已不复存在。大气环境多变的客观性无法改变，要获得更好更快的传输效果，对在大气信道传输的光信号就提出了更高的要求，一般地，采用大功率的光信号可以得到更好的传输效果。随着光纤放大器(EDFA)的迅速发展，稳定可靠的大功率光源将在各种应用中满足无线光通信的要求。 1 、EDFA的原理及结构 掺铒光纤放大器(EDFA)具有增益高、噪声低、频带宽、输出功率高、连接损耗低和偏振不敏感等优点，直接对光信号进行放大，无需转换成电信号，能够保证光信号在最小失真情况下得到稳定的功率放大。 、 EDFA的原理 在掺铒光纤中注入足够强的泵浦光，就可以将大部分处于基态的Er3+离子抽运到激发态，处于激发态的Er3+离子又迅速无辐射地转移到亚稳态。由于 Er3+离子在亚稳态能级上寿命较长，因此很容易在亚稳态与基态之间形成粒子数反转。当信号光子通过掺铒光纤时，与处于亚稳态的Er3+离子相互作用发生受激辐射效应，产生大量与自身完全相同的光子，这时通过掺铒光纤传输的信号光子迅速增多，产生信号放大作用。Er3+离子处于亚稳态时，除了发生受激辐射和受激吸收以外，还要产生自发辐射(ASE)，它造成EDFA 的噪声。 、 EDFA的结构 典型的EDFA结构主要由掺铒光纤(EDF)、泵浦光源、耦合器、隔离器等组成。掺铒光纤是EDFA的核心部件。它以石英光纤作为基质，在纤芯中掺人固体激光工作物质铒离子，在几米至几十米的掺铒光纤内，光与物质相互作用而被放大、增强。光隔离器的作用是抑制光反射，以确保放大器工作稳定，它必须是插入损耗低，与偏振无关，隔离度优于40 dB。 、EDFA的特性及性能指标 增益特性表示了放大器的放大能力，其定义为输出功率与输入功率之比： 式中：Pout,Pin分别表示放大器输出端与输入端的连续信号功率。增益系数是指从泵浦光源输入1 mW 泵浦光功率通过光纤放大器所获得的增益，其单位为dB/mW：
FS-V33光纤放大器说明书
型号：BT440C编制：文件编号： ZD-BT440C-1.2 文件名：前规光电调整简易说明校对： 客户:秋山服务网点批准：修改版本： 01 页码： 1 KEYENCE(FS-V33)光纤放大器简易说明： 一、零件名称： 部件简易功能： 1通道1输出指示：通道1检测值大于设定值时信号输出灯亮。 2通道2输出指示：通道2检测值大于设定值时信号输出灯亮。 3设定按钮：设定灵敏度和其他功能设定。 4设定值显示：功能显示和设定值显示。(浅绿色) 5检测值显示：显示检测值和功能显示。(红色) 6灵敏度调整按钮：修改设置值和选项切换。 7模式按钮：模式选择。 8输出选择钮：输出方式选择。 9通道选择开：通道1，2输出选择开关。(应选择1上图为选择2) 二、放大器上设置灵敏度： (一)两点校准 该模式中，使用的设定值将是有无纸张时获得的两个检测值的平均值。 1在前规检测处没有纸时，按3“设定按钮”显示“set”，（见下图）。
型号：BT440-C编制：文件编 号：ZD-BT440-C1.2 文件名：前规光电调整简易说明校对： 客户:秋山服务网点批准：修改版 本： 01 页码： 2 2在前规检测处有纸时,再按3“设定按钮”5"检测值"会增加，并显示设定值。 (二)最大灵敏度 1在不放置纸张时，按3“设定按钮”至少3秒钟显示“set”，（见下图）。 2 “set”不停闪烁时松开3“设定按钮”即可。 三、触摸屏上设置灵敏度： 在光电光纤显示画面中按“前规设定”按钮，弹出前规检测设画面。
(一)单个设定：一个前规设定。 1在前规检测处没有纸时，根据要设置的检测点，按相应“设置”按钮。 2在前规检测处有纸时，根据要设置的检测点，按相应“设置”按钮。 (二)整体设定：L 侧和R 侧同时前规设定。 1在前规检测处没有纸时，按“全体设置”按钮。 2在前规检测处有纸时，按“全体设置”按钮。 四、当出现错误显示ErE(内部数据错误)需要执行初始化设置 （一般不操作） 1、按8“输出选择钮”同时按3“设定按钮”至少5秒钟。（见下图） 号： 文件名：前规光电调整简易说明 校对： 客户:秋山服务网点 批准： 修改版本： 01 页码： 3
D10光纤放大器调整方法
药高检测光纤放大器调整方法 准备工作：准备装好规定药剂的管体一模（50发），作为标准样本，要求装药高度=规定高度下限-1mm，（例如：装药高度=40±1，则标准样本装药高度=38mm）, 准备垫片三块，要求如下： 垫片1：厚度1mm 二块， 垫片2：厚度=药高公差+1mm 一块（如装药高度标准为40±1mm，则垫片厚度为3mm） 一、设置 1、首先将光纤放大器恢复出厂设置，具体操作方法见说明书。 2、选择亮态/ 暗态操作 输入双脉冲（按动示教按钮两次）进行选择： 亮态操作： ? LCD 闪烁“lo” ? LO 图标 暗态操作： ? LCD 闪烁“do” ? DO 图标 3、设置光纤输出能量标准：药剂色泽暗选高能量，药剂色泽亮选低能量，确认后退出。 4、输出通道设置 通道1：设置下限通道2：设置上限 二、标定下限 首先将待标定标准样本底部加垫片1，放入药检工位模座内：
1、手动操作升降气缸电磁阀，使检测机头下降 2、选择通道1（按动示教按钮三次可转换通道）。 3、按动示教按钮一次，放大器显示窗闪动2nd字样，立即再按一次示教按钮，放大器显示窗闪动1st字样，待数字显示稳定后显示一数值，该数值就是样本下限，再按动示教按钮一次。马上操作升降气缸电磁阀，使检测机头上升，撤掉底部垫片1，再次手动操作升降气缸电磁阀，使检测机头下降，待数字显示稳定后显示一数值，该数值就是样本下限不合格参考值，再按动示教按钮一次，如全部显示PASS，则下限标定成功。此过程必须在60s内完成，如任一放大器显示FAIL则示教失败，需从新标定。 二、标定上限 首先将待标定标准样本底部加垫片2，放入药检工位模座内： 1、手动操作升降气缸电磁阀，使检测机头下降 2、选择通道2（按动示教按钮三次可转换通道）。 3、按动示教按钮一次，放大器显示窗闪动2nd字样，立即再按一次示教按钮，放大器显示窗闪动1st字样，待数字显示稳定后显示一数值，该数值就是样本上限，再按动示教按钮一次。马上操作升降气缸电磁阀，使检测机头上升，在底部增加垫片1，再次手动操作升降气缸电磁阀，使检测机头下降，待数字显示稳定后显示一数值，该数值就是样本上限不合格参考值，再按动示教按钮一次，如全部显示PASS，则上限标定成功。此过程必须在60s内完成，如任一放大器显示FAIL则示教失败，需从新标定。 至此D10光纤放大器调整完毕 注： 1、如在生产过程中出现过多废品，在保证产品质量的同时可适当加大药高公差，即调整垫片1与垫片2的厚度。
E3X-HD10光纤放大器
光纤放大器E3X-HD 系列 形状连接方式型号 NPN输出PNP输出 导线接出型(2m) E3X-HD11 2M E3X-HD41 2M 省配线接插件E3X-HD6E3X-HD8 M8接插件E3X-HD14E3X-HD44 传感器通信单元用接插件E3X-HD0 导线接出型(2m) E3X-HD10E3X-HD10-V 导线接出型(2m) E3X-HD11 E3X-HD11-FCN
传感器通信单元 通信方式形状适用光纤放大器型号型号 CompoNet E3X-HD0 E3X-MDA0 E3X-DA0-S E3X-CRT EtherCAT E3X-ECT 附件（另售） 省配线接插件（省配线接插件型必需） 光纤放大器不附带，请务必订购。※附带保护膜 种类形状导线长度芯线数型号 母接插件 2m 3线E3X-CN11资接插件1线E3X-CN12传感器I/O接插件（M8接插件型必需） 光纤放大器不附带，请务必订购。※附带保护膜 形状导线长度芯线数型号 2m 4线XS3F-M421-402-A 5m XS3F-M421-405-A 2m XS3F-M422-402-A
5m XS3F-M422-405-A 安装支架 放大器不附带，请根据需要进行订购。 形状型号数量 E39-L143 1 DIN导轨 放大器不附带，请根据需要进行订购。 形状种类型号数量 浅型/全长1m PFP-100N 1 浅型/全长0.5m PFP-50N 深型/全长1m PFP-100N2 终端板 在传感器通信单元中附带1组（2个）。 放大器不附带，请根据需要进行订购。 形状型号数量 PFP-M 1 信息更新: 2013年3月29日 免维护 免维护，长期稳定检测【智能功率控制】 针对LED常年老化造成的投光量降低及脏污等导致的受光量降低现象，通过智能功率控制功能，自动感知并保持最佳检测状态。环境适应性强，免维护。
光纤位移传感器实验
光纤位移传感器实验 一、实验目的 1、了解光纤位移传感器工作原理及其特性； 2、了解并掌握光纤位移传感器测量位移的方法。 二、实验内容 1、光纤位移传感器输出信号处理实验； 2、光纤位移传感器输出信号误差补偿实验； 3、光纤位移传感器测距原理实验； 4、利用光纤位移传感器测量出光强随位移变化的函数关系； 5、实验误差测量。 三、实验仪器 1、光线位移传感器实验仪1台 2、反射式光纤1根 3、对射式光纤2根 4、连接导线若干 5、电源线1根 四、实验原理 本实验仪通过光纤位移传感器位移测量实验，熟悉光纤结构特点及光纤数值孔径的定义，掌握光纤位移的测量原理，熟悉光路调整方法。 本实验仪可以完成反射式和对射式光纤位移传感器实验，重点研究光纤位移传感器的工作原理及其应用电路设计。 通常按光纤在传感器中所起的作用不同，将光纤传感器分成功能型称为传感 （或 型）和非功能型（传光型、结构型）两大类。功能型光纤传感器使用单模光纤，它 在传感器中不仅起传导光的作用，而且又是传感器的敏感元件。但这类传感器大制造上技术难度较大，结构比较复杂，且调试困难。 非功能型光纤传感器中，光纤本身只起传光作用，并不是传感器的敏感元件。它是利用在光纤端面或在两根光纤中间放置光学材料、机械式或光学式的敏感元件感受被测物理量的变化，使透射光或反射光强度随之发生变化。所以这种传感器也叫传输回路型光纤传感器。它的工作原理是：光纤把测量对象辐射的光信号或测量对象反射、散射的光信号直接传导到光电元件上，实现对被测物理量的检测。为了得到较大的受光量和传输光的功率，这种传感器所使用的光纤主要是孔径大的阶跃型多模光纤。该光纤传感器的特点是结构简单、可靠，技术上容易实现，便于推广应用，但灵敏度较低，测量精度也不高光纤位移传感器实位移测量器件，利用光纤传输光信号的功能，根据检测到的反射光的强度来测量被测反射表面的距离。 光纤位移传感器属于非功能型光纤传感器。 相关参数： 1、光源：高亮度白光LED,直径5mm 2、探测器：高灵敏度光敏三极管
光纤传感器的位移特性
光纤传感器的位移特性实验报告 一、实验目的 了解光纤位移传感器的工作原理和性能。 二、基本原理 本实验采用的是传光型光纤，它由两束光纤混合后，组成Y型光纤，半园分布即双D型一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测体相距X，由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体反射回来，另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量，而光电转换器转换的电量大小与间距X有关，因此可用于测量位移。 三、需用器件与单元 光纤传感器、光纤传感器实验模板、数显单元、测微头、直流源、反射面。 四、实验步骤 1、根据图1-6安装光纤位移传感器，二束光纤插入实验板上的座孔上。其内部已和发光管D及光电转换管T 相接。 图1-6光纤传感器安装示意图
2、将光纤实验模板输出端V O1与数显单元相连，见图1-7。 图1-7光纤传感器位移实验接线图 2、调节测微头，使探头与反射面圆平板接触。 3、实验模板接入±15V电源，合上主控箱电源开关，调R W、使数显表显示为零。 4、旋转测微头，被测体离开探头，每隔0.1mm读出数显表值，将其填入表1-4。 表1-4光纤位移传感器输出电压与位移数据 5、根据表9－1数据，作光纤位移传感器的位移特性，计算在量程1mm时灵敏度和非线性误差。 五、实验数据处理 1、实验数据：
2、光纤传感器位移与输出电压特性曲线： 3、1mm时的灵敏度与非线性误差：
用最小二乘法拟合的直线为： 灵敏度为0.1458V/mm 在0.45mm处取最大相对误差为：0.07V 非线性误差为： 六、思考题 光纤位移传感器测位移时对被测体的表面有些什么要求？ 答：表面要干净没有污点，而且光洁度要好；再因为一定要可以反射光，因此一定不能出现黑色表面的情况。
光纤传感器位移特性实验
光纤传感器位移特性实验报告 一、实验目的： 了解反射式光纤位移传感器的原理与应用。 二、实验仪器： 光纤位移传感器模块、Y型光纤传感器、测微头、反射面、直流电源、数显电压表。三、实验原理： 反射式光纤位移传感器是一种传输型光纤传感器。其原理如图36-1所示：光纤采用Ｙ型结构，两束光纤一端合并在一起组成光纤探头，另一端分为两支，分别作为光源光纤和接收光纤。光从光源耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射面，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接收到的光源与反射体表面的性质及反射体到光纤探头距离有关。当反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。显然，当光纤探头紧贴反射面时，接收器接收到的光强为零。随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量，具有探头小，响应速度快，测量线性化（在小位移范围内）等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。 图36-1 反射式光纤位移传感器原理图36-2 光纤位移传感器安装示意图四、实验内容与步骤 1．光纤传感器的安装如图36-2所示，将Y型光纤安装在光纤位移传感器实验模块上。探头对准镀铬反射板，调节光纤探头端面与反射面平行，距离适中；固定测微头。接通电源预热数分钟。 2．将测微头起始位置调到14cm处，手动使反射面与光纤探头端面紧密接触，固定测微头。 3．实验模块从主控台接入±15V电源，打开实验台电源。 4．将模块输出“Uo”接到直流电压表（20V档），仔细调节电位器Rw使电压表显示为零。 5．旋动测微器，使反射面与光纤探头端面距离增大，每隔０.1ｍｍ读出一次输出电压Ｕ值，并记录。 五、数据记录与分析 1、数据记录表格 X（mm）0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.0 Uo(V)0.080.180.280.400.520.640.750.870.97 1.06
实验五反射式光纤位移传感器实验
实验五 反射式光纤位移传感器 一、实验目的 了解反射式光纤位移传感器的结构，学习和掌握最简单、最基本的光纤位移传感器的原理和应用。 二、基本原理 反射强度调制式光纤传感器具有准确、结构简单、价格低廉等优点，广泛应用于各种位移、压力和温度传感器中。反射式光纤位移传感器的基本结构如图5-1所示，其中发射光纤通常由一根光纤构成，接收光纤有时候由单根光纤构成，而有些时候为了提高光的接收效率也经常由多根光纤构成。本实验采用的传光型光纤，它是由两根光纤的一端熔合后组成的Y 型光纤，一根作为发射光纤，端部与光源相接发射光束；另一根作为接收光纤，端部与光电转换器相接接收反射光。两根光纤熔合后的端部是工作端也称传感探头，截面为半圆分布即D 型结构。由光源发出的光传到端部出射后再经被测体反射回来，由另一束光纤接收光信号经光电转换器转换成电压信号。 图5-1 反射式光纤位移传感器示意图 传光型光纤反射式位移传感器的发射调制方法，可用等效分析法来分析。首先，画出接收光纤关于反射体的镜像，然后计算出该镜像接收光纤在发射光纤纤端光场中所接收到的光强值，最后将该光强值乘以反射体的反射率R ，作为传感器的最后输出光强。如图5-2中的a 图所示。 接收光纤的镜像坐标即它的等效坐标位置为F （2z ，d ），这里z 为发射接收光纤的端面与反射体之间的距离，d 为发射光纤轴心到接收光纤轴心之间的距离，由此可以获得接收光纤接收到的光强为： ]] )/(1[exp[])/(1[)(2 2/30202222/3020c c tg a z a d tg a z RI z I θζσθζσ+-?+= 其中，0I 为光源的光强，σ为表征光纤折射率分布的相关参数，对于阶跃折射率光纤，它的值为1，0a 为光纤的纤芯半径，ζ为光源种类及光源与光纤耦合情况有关的调制参数， c θ为发射光纤的最大出射角。此函数的曲线形状如图5-2中的b 图所示。 reflector
光纤放大器( EDFA )的调试与维护
光纤放大器（ EDFA ）的调试与维护 随着有线数字电视业务在各地的开展，由于有线数字电视集电视技术、计算机技术和通讯技术于一体，搭建平台的费用投入和维护技术难度加大，以州市级分公司为基础搭建有线电视数字电视平台是目前较好的选择，选用 1550nm 模拟传输方式实现分支公司的联网，由于 1550nm 窗口的低损耗和传输设备价格的不断降低．在本地接入网光节点数量不断增加的情况下，其性价比使得 18dB-22dB 大功率掺铒光纤" target="_blank">光纤放大器 (EDFA) 使用的数量越来越大。从表面看， EDFA 非常简单，就是一个光纤输入口 (IN) 和光纤输出口 (0UT) 、显示板和面板按键。但若不注意细节．在开通使用中就有可能损坏 EDFA ，笔者就自己在实际工作中遇到的问题撰写此文．简单谈谈 EDFA 的调试与维护。 1 ．测量输入的光功率．并做好记录。厂家提供的 EDFA 的输入光功率范围都较宽，但为保证载噪比指标，在不超过其最高允许输入光功率的条件下，应尽量提高 EDFA 的输入光功率，一般情况下不要低于 3dB 。 2 ．关机的条件下，擦拭尾纤端面后插好输入尾纤，用与光放大器输出端匹配的尾纤连接光功率计，开机测试输出功率应符合光放大器的输出光功率。 3 ．再次关机后，将尾纤连接至光分路器，测量分路器各路的输出光功率．并做好记录。 4 ．由于光放大器的输出功率高 63mW(18dB) ～ 158 ． 5mW(22dB) 插拔尾纤和对尾纤端面进行擦拭，必须在关机的条件下，否则会因在插拔尾纤和对尾纤端面进行擦拭的瞬间，由于反射功率过高损坏光发射模块或光模块输出尾纤的端面。 举例：为开通大理市喜洲镇分前端 1550nm 信号．需在银桥分前端安装一台 22 dB 光放大器，首先测试输入光功率为 5 ． 9dB 。插好光放大器的输入尾纤，连接好输出尾纤及光功率计．开机测得光功率为 18 ～ 22 ． 5dB 不稳定，在未关机的情况下，插拔尾纤和对尾纤端面进行了擦拭，光放大器输出光功率变为 7-9 ． 8dB ，而 EDFA 面板显示输出为22 ． 9dBm ，经征得厂商授权同意．打开外壳发现光放大器输出模块的尾纤与适配器 ( 法兰盘 ) 连接松动．但直接测量光放大器输出模块的尾纤端，光功率为 10.2 dB ，经咨询厂商得知，估计是光放大器输出模块的尾纤端面烧坏了，更换连接尾纤后，输出光功率恢复至22 ． 5 dB ，将尾纤连接至适配器 ( 法兰盘 ) ，故障排除。此次故障第一次是由于光放大器输出模块的尾纤头与适配器 ( 法兰盘 ) 松动引起光功率降低，但在反复测试和擦拭尾纤端面过程中忘记关机，导致光放大器输出模块的尾纤头端面烧坏，引起第二个故障。
光纤位移传感器测位移特性实验(精)
实验二十六 光纤位移传感器测位移特性实验 一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能。 二、基本原理：光纤传感器是利用光纤的特性研制而成的传感器。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能，绝缘、无感应的电气性能，耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方(如高温区)，或者对人有害的地区(如核辐射区)，起到人的耳目的作用，而且还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。 光纤传感器主要分为两类：功能型光纤传感器及非功能型光纤传感器(也称为物性型和结构型)。功能型光纤传感器利用对外界信息具有敏感能力和检测功能的光纤，构成“传”和“感”合为一体的传感器。这里光纤不仅起传光的作用，而且还起敏感作用。工作时利用检测量去改变描述光束的一些基本参数，如光的强度、相位、偏振、频率等，它们的改变反映了被测量的变化。由于对光信号的检测通常使用光电二极管等光电元件，所以光的那些参数的变化，最终都要被光接收器接收并被转换成光强度及相位的变化。这些变化经信号处理后，就可得到被测的物理量。应用光纤传感器的这种特性可以实现力，压力、温度等物理参数的测量。非功能型光纤传感器主要是利用光纤对光的传输作用，由其他敏感元件与光纤信息传输回路组成测试系统，光纤在此仅起传输作用。 本实验采用的是传光型光纤位移传感器，它由两束光纤混合后，组成Y 形光纤，半园分布即双D 分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接收光束。两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测体相距d ，由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体反射回来，另一束光纤接收光信号由光电转换器转换成电量，如图26—1所示。 发射光 接收光 (a)光纤测位移工作原理 (b)Y 形光纤 图26—1 Y 形光纤测位移工作原理图 传光型光纤传感器位移量测是根据传送光纤之光场与受讯光纤交叉地方视景做决定。当
光纤放大器的故障处理方法
光纤放大器的故障处理方法 光纤放大器不但可对光信号进行直接放大，同时还具有实时、高增益、宽带、在线、低噪声、低损耗的全光放大功能，是新一代光纤通信系统中必不可少的关键器件。在目前实用化的光纤放大器中主要有掺铒光纤放大器（EDFA）、半导体光放大器（SOA）和光纤拉曼放大器（FRA）等。光纤放大器在光纤通信系统中十分关键，但是也容易出现故障，这里简单分享光纤放大器的故障及处理方法。 步骤/方法1 光放大器，面板显示和实际输出是同步的，如果面板显示正常，则说明光放大器输出正常，如果这种情况下测试光放大器时光功率下降或不够，最大的可能性有以下几种： 1.光功率计不准，国产的光功率计只能测试光功率输出较小的设备，不能测试大功率输出的EDFA，测试光放大器的光功率计 必须原装进口，不能把不准确的仪器当作标准来使用。3 2.输出口的法兰损坏，这个可能性较小。 3.用户使用不当，在机器工作时插拔尾纤，烧伤光放大器输出的尾纤头，造成光放大器输出功率下降，如发生这种情况，只 要重新熔接光放大器的输出接头即可。 4.用户使用的尾纤质量太差，纤芯过长，在插入尾纤后擦伤光放大器的输出接头，这个现象是第一次测试是好的，第二次插 入再次测试时就光功率下降了，解决这个问题也只要重新熔接光放大器的输出接头就可， 5.光源的波长不对，如果1550nm光发射机的波长有偏差，会造成光放大器的输出光功率不够，也会造成面板显示偏小。 6.输入光放大器的光功率较小，如果低于标准值时可能会造成光功率变小，同时面板显示也会变小。 注意事项 ? 1.切勿将光纤输出口指向人体，尤其是眼睛，以免造成损伤。 ? 2.切勿在通电状态下进行路由的连接，以免因操作不当造成输出尾纤端面烧伤。 ? 3.由于产品的输出功率较大，使用时请关注本机的工作室温，保持通风良好。
反射式光纤位移传感器特性实验
仪器与电子学院实验报告 （操作性实验） 班级： 学号： 学生姓名： 实验题目：反射式光纤位移传感器特性实验 一、实验目的 1）掌握反射光纤位移传感器工作原理； 2）掌握反射光纤位移传感器静态特性标定方法。 二、实验仪器及器件 光纤、光电转换器、光电变换器、电压表、支架、反射片、测微仪。 三、实验内容及原理 反射式光纤位移传感器的工作原理如图3所示，光纤采用Y 型结构，两束多模光纤一端合并组成光纤探头，另一端分为两束，分别作为接收光纤和光源光纤，光纤只起传输信号的作用。当光发射器发生的红外光，经光源光纤照射至反射体，被反射的光经接收光纤至光电转换元件将接收到的光信号转换为电信号。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位移量。 图1 反射式光纤位移传感器原理及输出特性曲线 四、实验步骤 1、观察光纤结构：本仪器中光纤探头为半圆型结构，由数百根光导纤维组成，一半为光源光纤，一半为接收光纤。 2、将原装电涡流线圈支架上的电涡流线圈取下，装上光纤探头，探头对准镀铬反射片( 即
电涡流片)。 3、振动台上装上测微仪，开启电源，光电变换器Vo端接电压表。旋动测微仪，带动振 动平台，使光纤探头端面紧贴反射镜面，此时Vo输出为最小。然后旋动测微仪，使反射镜面离开探头，每隔0.5mm取一Vo电压值填入下表，作出V—X曲线。 4、根据所测数据求出平均值后，在坐标纸上画出输出电压-位移特性曲线（分前坡和后坡）， 计算灵敏度S=，并在坐标纸上画出V—X关系线性、灵敏度、重复性、迟滞曲线。 五、实验测试数据表格记录 表1 六、实验数据分析及处理 1、线性度： 图2 线性曲线
《传感器及检测技术》实验5 光纤传感器位移特性及测速实验
实验五光纤传感器位移特性及测速实验 一、实验目的 了解反射式光纤位移传感器的原理与应用。了解光纤位移传感器用于测转速的方法。二、实验仪器 Y 型光纤传感器、测微头、反射面、差动放大器、电压放大器、数显电压表、频率/转速表、转动源、示波器、直流稳压电源。 三、实验原理 反射式光纤位移传感器是一种传输型光纤传感器。其原理如图5-1 所示，光纤采用Ｙ型结构，两束光纤一端合并在一起组成光纤探头，另一端分为两支，分别作为光源光纤和接收光纤。光从光源耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射面，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接收到的光源与反射体表面的性质及反射体到光纤探头距离有关。当反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。显然，当光纤探头紧贴反射面时，接收器接收到的光强为零。随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量，具有探头小，响应速度快，测量线性化（在小位移范围内）等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。 图5-1 反射式光纤位移传感器原理 图5-2 光纤位移传感器安装示意图 在测速时，需利用光纤位移传感器探头对旋转被测物反射光的明显变化产生电脉冲，经电路处理即可测量转速。 四、实验内容与步骤 （1）光纤传感器位移特性实验 1．光纤传感器的安装如图5-2 所示，将Y 型光纤结合处安装在传感器固定支架上，光纤分叉两端插入“光纤插座”中。探头对准镀铬反射板（铁质材料圆盘），固定在测微头上。按图5-3接线，电压放大器的输出接直流电压表。 2．将测微头起始位置调到10cm处，手动使反射面与光纤探头端面紧密接触，固定测微头。3．将“差动变压器”与“电压放大器”的增益调节旋钮调到中间位置。打开直流电源开关。4．将“电压放大器”输出端接到直流电压表（20V档），仔细调节调零电位器使电压表显示
光纤位移传感器性能测试试验目的1了解光纤位移传感器的原理
光纤位移传感器性能测试 一、实验目的： 1、了解光纤位移传感器的原理结构、性能。 2、了解光纤位移传感器的动态应用。 3、了解光纤位移传感器的测速应用。 二、实验内容： 1、光纤传感器的静态实验； 2、光纤位移传感器的动态应用实验； 3、光纤位移传感器的测速应用实验； （一）光纤传感器的静态实验 实验单元及附件： 主副电源、差动放大器、F/V表、光纤传感器、振动台。 实验原理： 反射式光纤位移传感器的工作原理如下图所示，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如下图8-1所示 图8-1 实验步骤： （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的光纤探头。
（2）了解振动台在实验仪上的位置（实验仪台面上右边的圆盘，在振动台上贴有反射纸作为光的反射面。） （3）如图8-2接线：因光/电转换器内部已安装好，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。 （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。 （5）旋转测微头使F/V电压表指示重新回零；旋转测微头，每隔0.05mm读出电压表的读数，并将其填入下表： △X（mm） 0.05 0.10 0.15 0.20 10.00 指示（V） 图8-2 （二）光纤传感器的动态应用实验 实验单元及附件： 主、副电源、差动放大器、光纤位移传感器、低通滤波器、振动台、低频振荡器、激振线圈、示波器。 实验步骤： （1）了解激振线圈在实验仪上所在位置及激振线圈的符号。 （2）如图8-3接线。 图8-3
反射式光纤位移传感器实验
反射式光纤位移传感器实验报告 一、实验内容 1、按照光路图搭建各类光学元件 2、用螺丝固定两侧推平移平台，侧推平移台装在滑块上，然后采用 FC=FC对接法兰连接半导体激光输出接口与塑料反射式传感光纤，塑 料反射式光鲜FC端口与功率计感应端口通过光纤法兰座固定。 3、塑料反射式传感光纤螺纹端夹持固定可调棱镜支架中，并调节可调 棱镜支架的调节旋钮使出射的光路与导轨平行。 4、调节反射镜与反射式光纤跳线之间距离，使得反射端紧贴反射镜， 调节旋钮使得反射光与入射光重合达到反射镜与光路垂直，直到显示 的功率接近0值。 5、固定反射镜与可调棱镜的位置，旋转沿光轴方向（导轨方向）xuan 转侧推平移台尺杆，使反射镜远离光纤发光端，并记录位移-功率值数 据并绘制实验图，在曲线图中线性最好的那一段可作为实际位移传感 器应用。 二、实验结果 三、实验分析 如图，线性较好的第一段（即位移在0-0.3mm间）满足线性化，可作为实际位移传感应用。反射式光纤位移传感器是一种传输型光纤传感器。光从光源耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射片，再被反射到接收光纤，最后由光电
转换器接收，转换器接受到的光源与反射体表面性质、反射体到光纤探头距离有关。当反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。显然，当光纤探头紧贴反射片时，接收器接收到的光强为零。随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量，具有探头小，响应速度快，测量线性化（在小位移范围内）等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。
实验10 光纤位移传感器实验(钟鹏)
实验十反射式光纤位移传感器测距原理实验 实验目的： 1.了解光纤传输的基本原理 2.了解反射式光纤传感器的一般原理结构、性能 3.利用反射式光纤位移传感器测量出光强随位移变化的函数关系。 实验原理： １．光导纤维与光纤传感器的一般原理 图１光纤的基本结构 光导纤维是利用光的完全内反射原理传输光波的一种介质。如图１所示，它是由高折射率的纤芯和包层所组成。包层的折射率小于纤芯的折射率，直径大致为０.１ｍｍ～０.２ｍｍ。当光线通过端面透入纤芯，在到达与包层的交界面时，由于光线的完全内反射，光线反射回纤芯层。这样经过不断的反射，光线就能沿着纤芯向前传播。 由于外界因素（如温度、压力、电场、磁场、振动等）对光纤的作用，引起光波特性参量（如振幅、相位、偏振态等）发生变化。因此人们只要测出这些参量随外界因素的变化关系，就可以通过光特性参量的变化来检测外界因素的变化，这就是光纤传感器的基本工作原理。 ２．反射式位移传感器的结构原理 反射式光纤位移传感器是一种传输型光纤传感器。其原理如图２所示：光纤采用Ｙ型结构，两束多模光纤，一端合并组成光纤探头，另一端分为两支，分别作为光源光纤和接收光纤。光从光源耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射片，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接受到的光源与反射体表面性质、反射体到光纤探头距离有关。当
反射表面位置确定后，接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。显然，当光纤探头紧贴反射片时，接收器接收到的光强为零。随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。图３所示就是反射式光纤位移传感器的输出特性曲线，利用这条特性曲线可以通过对光强的检测得到位移量。反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量，具有探头小，响应速度快，测量线性化（在小位移范围内）等优点，可在小位移范围内进行高速位移检测。 图２反射式位移传感器原理 图３反射式光纤位移传感器的输出特性 实验仪器：SET-QX型光纤位移传感器实验箱。 实验内容： 1.观察光纤结构：光纤探头为半圆型结构，由数百根纤维组成，一半为光源光纤，一 半为接收光纤。 2.装上光纤探头，探头对准反射片。
FS V 光纤放大器说明书
KEYENCE(FS-V33)光纤放大器简易说明： 一、零件名称： 部件简易功能： 1通道1输出指示：通道1检测值大于设定值时信号输出灯亮。 2通道2输出指示：通道2检测值大于设定值时信号输出灯亮。 3设定按钮：设定灵敏度和其他功能设定。 4设定值显示：功能显示和设定值显示。(浅绿色) 5检测值显示：显示检测值和功能显示。(红色) 6灵敏度调整按钮：修改设置值和选项切换。 7模式按钮：模式选择。 8输出选择钮：输出方式选择。 9通道选择开：通道1，2输出选择开关。(应选择1上图为选择2) 二、放大器上设置灵敏度： (一)两点校准
该模式中，使用的设定值将是有无纸张时获得的两个检测值的平均值。 1在前规检测处没有纸时，按3“设定按钮”显示“set”，（见下图）。 2在前规检测处有纸时,再按3“设定按钮”5"检测值"会增加，并显示设定值。 (二)最大灵敏度 1在不放置纸张时，按3“设定按钮”至少3秒钟显示“set”，（见下图）。2“set”不停闪烁时松开3“设定按钮”即可。 三、触摸屏上设置灵敏度： 在光电光纤显示画面中按“前规设定”按钮，弹出前规检测设画面。 (一)单个设定：一个前规设定。 1在前规检测处没有纸时，根据要设置的检测点，按相应“设置”按钮。 2在前规检测处有纸时，根据要设置的检测点，按相应“设置”按钮。
(二)整体设定：L侧和R侧同时前规设定。 1在前规检测处没有纸时，按“全体设置”按钮。 2在前规检测处有纸时，按“全体设置”按钮。 四、当出现错误显示ErE(内部数据错误)需要执行初始化设置 （一般不操作） 1、按8“输出选择钮”同时按3“设定按钮”至少5秒钟。（见下图） 2、显示出“rSt”后按7“模式按钮”将显示“no”。（见下图） 3、用6“灵敏度调整按钮”选择“init”后按7“模式按钮”结束初始化。(见下图)
光电检测实验报告
实验三十光纤位移传感器（半圆分部）的特性实验 一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能。 二、基本原理：本实验采用的是导光型多模光纤，它由两束光纤组成半圆分布的Y型传感探头，一束光纤端部与光源相接用来传递发射光，另一束端部与光电转换器相接用来传递接收光，两光纤束混合后的端部是工作端亦即探头，当它与被测体相距Ｘ时由光源发出的光通过一束光纤射出后，经被测体反射由另一束光纤接收，通过光电转换器转换成电压，该电压的大小与间距Ｘ有关，因此可用于测量位移。 三、需用器件与单元：光纤传感器、光纤传感器实验模板、数显单元、测微头、直流电源±15V、铁测片。 四、实验步骤： 1、根据图9-1安装光纤位移传感器，二束光纤分别插入实验板上光电变换座内，其内部装有发光管Ｄ及光电转换管T。 2、将光纤实验模板输出端V0与数显单元相连，见图9-2。 3、在测微头顶端装上铁质圆片，作为反射面，调节测微头使探头与反射面轻微接触,数显表置20V档。 4、实验模板接入±15V电源，合上主控箱电源开关，调节RW2使数显表显示为零。 5、旋转测微头,使被测体离开探头,每隔0.1mm读出数显表显示值,将其填入9-1。
注：电压变化范围从0→最大→最小必须记录完整。 表9-1：光纤位移传感器输出电压与位移数据如下表所示： 通过上述的表格可以找出在X=6.5或者6.6mm时输出电压才达到最大值为6.78或者6.79V，但当继续寻找最小值的时候并没有找到，输出电压随着位移的增大逐渐的减小，但是减小的幅度会渐渐的趋于平衡，在达到测微头最大量程时还在继续的减小，因此并没有找到最小的记录。并认为X=4mm时为最小的0。 6、根据表9-1数据，作出光纤位移传感器的位移特性图，并加以分析、计算出前坡和后坡的灵敏度及两坡段的非线性误差。 答：利用excel对数据进行分析得光纤位移传感器的位移特性图如下所示： 通过光纤位移传感器的位移特性图可知：其图形被分为前坡和后坡两部分，在前坡输出电压随着位移的增大而增大并且达到最大值，并且前坡的增大的幅度比较大，在后坡输出电压随着位移的增大不再增大而是相应的减小，减小的幅度较小，并逐渐的趋于稳定。通过图形可以看出前坡的范围窄，灵敏度高，线性好，适用于测小位移和表面粗糙度。后坡的减弱与探头和被测表面之间的距离平方成反比。 将在最大值之前的值作为前坡的数据单独拿出来做处理同时去掉最前和最后的值，同样用excel的画图进行斜线的拟合得到如下的拟合直线，并显示拟合的直线表达式：前坡部分的位移特性图如下所示：
光纤位移传感器实验报告
光纤位移传感器实验报告 篇一:光纤位移传感器测位移特性实验 实验二十六光纤位移传感器测位移特性实验 一、实验目的:了解光纤位移传感器的工作原理和性能。二、基本原理:光纤传感器是利用光纤的特性研制而成的传感器。 三、器件与单元:主机箱中的?15V直流稳压电源、电压表;,型光纤传感器、光纤传感 器实验模板、测微头、反射面(抛光铁圆片)。 四、实验步骤: 1、观察光纤结构:二根多模光纤组成Y形位移传感器。将二根光纤尾部端面(包铁端部)对住自然光照射，观察探头端面现象，当其中一根光纤的尾部端面用不透光纸挡住时，在探头端观察面为半圆双D形结构。 2、按图安装、接线。?安装光纤:安装光纤时，要用手抓捏两根光纤尾部 的包铁部分轻轻插入光电座中,绝对不能用手抓捏光纤的黑色包皮部分进行插拔，插入时不要过分用力,以免损坏光纤座组件中光电管。?测微头、被测体安装:调节测微头的微分筒到5mm处(测微头微分筒的0刻度与轴套5mm刻度对准)。将测微头的安 装套插入支架座安装孔内并在测微头的测杆上套上被测体(铁圆片抛光反射面)，移动测微头安装套使被测体的反射面紧贴住光纤探头并拧紧安装孔的紧固螺钉。 3、将主机箱电压表的量程切换开关切换到20V档，检查接线无误后合上主机箱电源开关。调节实验模板上的RW、使主机箱中的电压表显示为0V。
4、逆时针调动测微头的微分筒，每隔0.1mm(微分筒刻度0,10、10,20……)读取电压表显示值 线 性度最好区域: 5、根据表26数据画出实验曲线并找出线性区域较好的范围计算灵敏度和非线性误差。实验完毕，关闭电源。 实验二十七光电传感器测转速实验 一、实验目的:了解光电转速传感器测量转速的原理及方法。 二、基本原理:光电式转速传感器有反射型和透射型二种，本实验装置是透射型的(光 电断续器也称光耦)，传感器端部二内侧分别装有发光管和光电管，发光管发出的光源透过转盘上通孔后由光电管接收转换成电信号，由于转盘上有均匀间隔的6个孔，转动时将获得与转速有关的脉冲数，脉冲经处理由频率表显示,，即可得到转速,=10f。 三、需用器件与单元:主机箱中的转速调节0,24V直流稳压电源、+5V直流稳压电源、 电压表、频率\转速表;转动源、光电转速传感器—光电断续器(已装在转动源上)。 四、实验步骤: 1、将主机箱中的转速调节0,24V旋钮旋到最小(逆时针旋到底)并接上电压表;再按图所示接线，将主机箱中频率,转速表的切换开关切换到转速处。 2、检查接线无误后，合上主机箱电源开关，在小于12V范围内(电压表监测)调节主机箱的转速调节电源( 调节电压改变电机电枢电压)，观察电机转动及转速表的显示情况。