发光机理：单芯片白色LED是一种含InGaN活性层的CaN发光二极管,它主要有两种发光机理：一种是结合蓝色LED和黄磷,通过蓝光和磷发射的黄光的混合产生白光;另一种是通过紫外光LED和红、蓝、绿磷的组合产生白光。
特性：白色LED的主要特性有：正向压降为3．5 V;发光效率大于20lm／W,优于白炽灯泡,次于荧光灯
驱动：驱动白色LED需要一个恒流源,电流一般为15mA～20mA。LED的亮度依赖于其正向电流。 4、温控器
温控器是调控一体化智能温度控制仪表，采用先进单片微机作主机，控制方式采用模糊理论和传统PID控制相结合的控制方式进行控制，使控制过程具有响应快、超调小、稳态精度高等优点。本仪表已广泛应用于机械、化工、陶瓷、轻工、冶金、石化、热处理等行业的温度。
调节：SV—设置温度，PV—实际温度。
5、光纤温度传感器装置系统框图
温度传温度信驱动发温度源 感器 号处理 光二极 实际温光纤传输 度显示
测量温探测信探测器
度显示 号处理 接收
图1 光纤温度传感原理
电路说明：
集成温度传感器测量电路：温度传感器与R2组成，检测输出信号为R2两端电压u2 稳压电路：R1、Z组成，经WTI调节输出电压为u1 差动运算放大电路：UO 电压跟随器： 驱动电路：
同相输入运算放大：UO
RWT2 =
R3( u2 - u1) , WTI改变运算放大器输入电压大小，WT2改变Au
RW量程 )u ,W=( 1+
R12i
量程
调节Au ，W零点 调节：当输入电压为零时（遮盖光
电二极管接收孔），输出为零。运算放大器的输入端都要求对称工作，但实际的运算放大器输入级差分放大器的对管不会完全对称，一般当Ui=0时，Uo?0(零点漂移)。为使输出电压为零，需在输入端加补偿电压，用调零电位器调节，即在放大电路中进行调零。
五、注意事项
1、不得随意摇动和插拔面板上元器件和芯片，以免损坏，造成实验仪不能正常工作。
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2、光纤传感器弯曲半径不得小于3cm，以免折断。
3、在使用过程中，出现任何异常情况，必须立即关机断电以确保安全。
六、实验步骤
1、传导型光纤温度传感光学系统组装调试实验
1、集成温度传感器插入主机箱面板上散热块，连线按照颜色对应接入主机箱温度传感器接口。光纤两端分别插入实验仪面板发射接收处孔。
2、将主机箱上的输出“Uo”、“?”和电压表的“+”、“-”相连，“mA”上下两个插孔按颜色对电流表的“+”、“-” 输入插孔。
3、打开主机箱电源，再打开温控仪电源开关和致冷器开关。调节温度，观察电压表变化情况，分析原理，系统组装完成。
4、关闭电源。
2、发光二极管驱动及探测器接收实验
1、集成温度传感器插入主机箱面板上散热块，连线按照颜色对应接入主机箱温度传感器接口。 2、打开主机箱电源，再打开温控仪电源开关和致冷器开关。取出发射端光纤，观察发光二极管发光，发光二极管发出的光很耀眼，不要用眼直视。慢慢插入发射端光纤至底，插入过程中观察电压表变化，并分析变化原因。根据实验仪面板上探测器接收电路图示分析探测器工作原理。
3、关闭电源。
3传导型光纤温度传感器测温度原理实验
1、集成温度传感器插入主机箱面板上散热块，连线按照颜色对应接入主机箱温度传感器接口。光纤两端分别插入实验仪面板发射接收处孔。
2、将主机箱上的输出“Uo”、“?”和电压表的“+”、“-”相连，“mA”上下两个插孔按颜色对电流表的“+”、“-” 输入插孔。
3、打开主机箱电源，再打开温控仪电源开关和致冷器开关。 4、定标过程
a设置温控仪的控制温度为60℃，待加热至60℃时，调节WT2，使电流表显示值为8mA左右。b设置温控仪的控制温度为10℃，待冷却至10℃时，调节WT1，使电流表显示值为4mA左右。重复步骤a、b，使温度在10℃～60℃之间变化时，电流表能在4mA～8mA之间变化。注:最大电流8mA和最小电流4mA并不绝对限制，但要保证最大电流不得超过20mA，最小电流要保证发光器件能够正常发光。
5、接收端运放调零及增益调节。
6、温度从10℃开始，仪表每隔5℃，记录一次电压表读数。当温度加热与冷却平衡时，即温控仪的显示的温度稳定不变时，记下主机箱电压表的读数,填入下表，并根据实验数据作实验曲线。
表1 温控仪(℃) 电压表(V) 10℃ 15℃ 20℃ 25℃ ???? 50℃ 55℃ 60℃ ???? 七、实验思考题
你认为造成温度值和电压表读数不是完全成线性的原因有哪些？
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实验五 光纤压力实验
一、实验目的
1、了解并掌握传导型光纤压力传感器工作原理及其应用
二、实验内容
1、传导型光纤压力传感光学系统组装调试实验 2、发光二极管驱动及探测器接收实验 3、传导型光纤压力传感器测压力原理实验
三、实验仪器
1、光纤压力传感器实验仪 1台 2、气压计 1个 3、气压源 1套 4、光纤 1根
四、实验原理
1、压力传感器
压力传感器种类繁多，其中常用的压阻式压力传感器有：应变片压力传感器、陶瓷压力传感器、扩散硅压力传感器、压电式压力传感器等。本实验所用的压力传感器是硅压阻式压力传感器，型号为BP300T。
硅压阻式压力传感器工作原理：硅压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应制成的。在硅膜片特定方向上扩散4个等值的半导体电阻，并连接成惠斯通电桥，如图1所示，作为力——电变换器的敏感元件。当膜片受到外界压力作用，4个桥臂电阻中2个阻值增加，另两个阻值减小，电桥失去平衡。若对电桥加激励电源（恒流和恒压），便可得到与被测压力成正比的输出电压，从而达到测量压力的目的。 2、光纤：为传输型光纤，仅传输光信号。 3、光纤压力传感器装置系统框图
本实验所使用的光纤压力传感器是一种传光型的复合型光纤传感器。光纤本身作为信号的传输线，在实验过程中实现了压力－电－光－光－电的转换，如图2。
压力传感压力信号驱动发光气压源 器 处理 二极管 实际压力显示 测量压力显示 探测信号处理 光纤传输
探测器接收
图1 硅力敏电阻构成电桥
图2 光纤压力传感原理系统框图
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电路说明
硅压阻式压力传感器：型号为BP300T。
WP1与射随器：改变差动运放反相端输入电压，即改变差动输入电压的大小，从而改变运放输出电压。
WP2：改变运放的电压放大倍数。
电压跟随器、驱动电路、同相输入运算放大。
五、实验步骤
1、气压源装置组装
（1）空气压缩机输出口接气袋输入端，气袋输出端通过三通一端接气压表，另一端接入主机箱引压口，如下图：
气压源 缓冲气袋 流量计 控制阀 压力显三通 示 主机箱.+ 引压口
（2）打开主机箱电源，再打开气压电源开关，调节气压（气压表监测气压大小），观察电压表变化情况，系统组装完成。
（3）关闭电源。
2、发光二极管驱动及探测器接收实验
（1）安装气压源装置以及连线请参照实验步骤1。 （2）光纤两端分别插入实验仪面板发射接收处孔。 （3）将主机箱上的输出“Uo”、“?”和电压表的“+”、“-”相连，“mA”上下两个插孔按颜色对电流表的“+”、“-” 输入插孔。
（4）打开主机箱电源，再打开气压电源开关。取出发射端光纤，观察发光二极管发光，发光二极管发出的光很耀眼，不要用眼直视。慢慢插入发射端光纤至底，插入过程中观察电压表变化，并分析变化原因。根据实验仪面板上探测器接收电路图示分析探测器工作原理。 3、传导型光纤压力传感器测压力原理实验 （1）定标过程
a调节气压为20KPa（气压表监测气压大小），待指针稳定后调节WP2使电流表显示值为8mA。b调节转子流量计旋钮设置气压为4KPa，待指针稳定后调节WP1使电流表显示值为4mA。重复步骤a、b，气压在4KPa～20KPa之间变化时，电流表能在4mA～8mA之间变化。注:该过程为定标过程，最大电流8mA和最小电流4mA并不绝对限制，但要保证最大电流不得超过20mA，最小电流要保证发光器件能够正常发光。 （2）接收端运放调零及增益调节。
（3）气压从7KPa开始，根据表1，记录主机箱电压表读数（待气压表指针稳定后再读数）,填入下表1，并根据实验数据作特性曲线。
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表1
压力KPa U(V)
7 8 9 10 12 14 16 18 六、问题分析及数据处理
七、实验思考题
根据你的理解，光纤压力传感的核心是什么？
光纤压力传感器实验
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