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
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。 五、思考题：
光纤位移传感器测量位移时，对被测体的表面有些什么要求？
实验三十一 光纤传感器测量振动实验
一、实验目的：了解光纤位移传感器动态特性。
二、基本原理：利用光纤位移传感器的位移特性，配以合适的测量电路即可测量振动。 三、需用器件与单元：光纤位移传感器、光纤位移传感器实验模板、振动梁（2000型）或振动测量控制仪（9000型）、检波/滤波/低通实验模板、数显频率/转速表。 四、实验步骤：
1、光纤传感器安装见实验十三图3-5，光纤探头对准振动台的反射面。
2、根据实验三十的结果，找出前坡或后坡的线性段中点，通过调节安装支架高度将光纤探头与振动台台面的距离调整在线性段中点（大致目测）。
3、在图9-2中V01与低通滤波器模板VI相接，低通输出V0接到示波器。 4、在振动源上接入低频振动信号（2000型），将频率选择在6-10HZ左右，逐步增大输出幅度，注意不能使振动台面碰到传感器，观察示波器的信号波形。保持振动幅度不变，改变振动频率观察示波器的信号波形。
5、根据实验三十的数据，计算出梁的振动幅度有多大？ 五、思考题：
试分析电容式、电涡流、光纤三种传器测量振动时的特点？
实验三十二 光纤传感器测量转速实验
一、实验目的：了解光纤位移传感器用于测量转速的方法。 二、基本原理：利用光纤位移传感器在被测物的反射光强弱明显变化时所产生的相应信号，经电路处理转换成相应的脉冲信号即可测量转速。 三、需用器件与单元：光纤传感器、光纤传感器实验模板、直流源±15V、转动源（2000型）或转动测量控制仪（9000型）。 四、实验步骤：
1、将光纤传感器按实验十三图3-5装于传感器支架上，使光纤探头与电机转盘平台上的反射点对准。
2、按图9-2接线，将光纤传感器实验模板输出V01与数显电压表VI端相接，接上实验模板上±15V电源，数显电压表置2V档，并按以下步骤操作:①用手转动圆盘，使探头避开反射面，合上主控箱电源开关，调节RW使数显表显示接近零（≥０）。②再用手转动圆盘，使光纤探头对准反射点，调节升降支架高低，使数显表指示最大，重复①、②步骤，直至两者的电压差值最大（差值需大于1V）。再将V01与转速／频率表的fin端相接，频率/转速表开关拨到转速档。
3、接入+2V—+24V直流电压至旋转电机，调节转速旋钮，使电机转动，逐渐加大转速电压，使电机转速加快，固定某一转速记下数显表上读数。
注：最高转速请不要超过2400转/分，否则光纤探头的动态响应范围可能会不够。 五、思考题：
1、测量转速时转速盘上反射点的多少与测速精度有否影响？ 2、你可以用实验来验证一下转盘上仅一个反射点的情况吗？
实验三十三 光电转速传感器的转速测量实验
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对射型二种，本实验采用反射型。传感器内部有发光管和光电管，发光管发出的光在转盘上反射后由光电管接受转换成电信号，由于转盘上有黑白相间的12个反射点，转动时将获得相应的反射脉冲数，将该脉冲数接入转速表即可得到转速值。
三、需用器件与单元：光电转速传感器、＋5V直流电源、可调直流电源、转动源（2000型）或转动测量控制仪（9000型）、数显转速／频率表。 四、实验步骤：
1、光电转速传感器安装如实验二十图5-4所示，在传感器支架装上光电转速传感器，调节高度，使传感器离转盘表面2-3mm，并对准反射点，将传感器引线分别
插入主控台上相应插孔，其中棕色接直流电源+5V、黑色接地端、兰色接主控箱fin 端。转速／频率表置“转速”档。
2、将主控箱转速调节+2V-+24V电压接到转动源+2V～+24V插孔上（2000型）。
3、合上主控箱电源开关使电机转动，并从转速／频率表上观察电机转速情况。如转速显示不稳定，需调节传感器的安装高度。 五、思考题：
①已进行的转速实验中用了多种传感器测量，试分析比较一下在本仪器上哪种方法最简单、方便。
②分析一下各种传感器的使用场合有什么不同？
实验三十四 利用光电传感器测转速的其它方案*
学生可以利用对射式光电转速传感器进行实验，但需要制作透光型转速盘。
实验三十五 热电偶测温性能实验 (请先仔细阅读P39温控仪表操作说明）
一、实验目的：了解热电偶测量温度的原理与应用。
二、基本原理：将两种不同的金属丝组成回路，如果二种金属丝的两个接 点有温度差，在回路内就会产生热电势，这就是热电效应，热电偶就是利用这一原 理制成的一种温差测量传感器，置于被测温度场的接点称为工作端，另一接点称 为冷端(也称自由端)，冷端可以是室温值也可以是经过补偿后的0℃、25℃的模拟 温度场。
三、需用器件与单元：K型、E型热电偶、温度源、温度控制仪表、数显单 元（2000型）或温度控制测量仪（9000型）。 四、实验步骤：
1、将热电偶插到温度源两个传感器插孔中任意一个插孔中，（K型、E型已装 在一个护套内），K型热电偶的自由端接到主控箱面板上温控部分的Ek端，用它作为标准传感器，配合温控仪表用于设定温度，注意识别引线标记，K型、E型及正极、 负极不要接错。
2、将E型热电偶的自由端接入温度传感器实验模板上标有热电偶符号的a、b 孔上，作为被测传感器用于实验，按图11-1接线，热电偶自由端连线中带红色套
管或红色斜线的一条为正端,接入“a”点。
3、将R5、R6端接地，RW2大约置中，打开主控箱电源开关，将V02端与主控箱上 数显电压表Vi端相接，调节Rw3使数显表显示零（电压表置200mv档），打开主控箱 上温仪控开关，设定仪表控制温度值T=50℃，将温度源的两芯电源线插入主控箱温控部分的220V输出插座中。
4、去掉R5、R6接地线，将a、b端与放大器R5、R6相接，观察温控仪指示的温度 值，当温度稳定在50℃时，记录下电压表读数值。
5、重新设定温度值为50℃+n2Δt，建议Δt=5℃，n=1??10，每隔1n读出数显电压表指示值与温控仪指示的温度值，并填入表11-1。 表11-1：
6、根据表11-1计算非线性误差δ，灵敏度S。
7、将E型热电偶的自由端连线从实验模板上拆去并接到数显电压表的输入端 （Vi）直接读取热电势值（电压表置200mv档），重复上述⑤过程，根据E型热电偶分 度表查出温度值（加热源与室温之间的温差值）。
8、计算出加热源的温度，并与温控仪的显示值进行比较，试分析误差来源。 附：热电偶分度表，请参阅实验软件光盘中的热电偶分度表内容。 五、思考题：
1、热电偶测量的是温差值还是摄氏温度值？
实验三十六 热电偶冷端温度补偿实验 （请先仔细阅读P39温控仪表操作说明）
一、实验目的：了解热电偶冷（自由）端温度补偿的原理与方法。
二、基本原理：根据实验三十五，热电偶是一种温差测量传感器。为直接反映温度场的摄氏温度值，需对其自由端进行温度补偿。热电偶冷端温度补偿的方法有：冰水法、恒温槽法、自动补偿法、电桥法，常用的是电桥法(图11-2)，它是在热电偶和测温仪表之间接入一个直流电桥，称冷端温度补偿器，补偿器电桥在0℃时达到平衡(亦有20℃平衡)。当热电偶自由端(a、b)温度升高时(>0℃)热电偶回路的电势Uab下降，由于补偿器中PN结呈负温度系数，其正向压降随温度升高而下降，促使Uab上升，其值正好补偿热电偶因自由端温
度升高而降低的电势，达到补偿目的。
三、需用器件与单元：温度传感器实验模板、热电偶、冷端温度补偿器、直流±15V、外接+5V电源适配器。 四、实验步骤：
1、按实验三十五①、⑦步操作。
2、将冷端温度补偿器(0℃)上的热电偶(E型)插入温度源另一插孔中，在补偿器④、③端加上补偿器电源+5V（用外接适配器），将冷端补偿器的①、②端接入数字电压表，重复50℃+n2Δt的加温过程，记录下数显表上的数据。
3、将上述数据与实验三十五中⑦的结果进行比较，分析补偿前后的两组数据，参照E型热电偶分度表，计算因补偿后使自由端温度下降而产生的温差值。 五、思考题：
上述的温差值代表什么含义？
实验三十七 热电阻测温特性实验 （请先仔细阅读P39温控仪表操作说明）
一、实验目的：了解热电阻的测温原理与特性。
二、基本原理：热电阻用于测温时利用了导体电阻率随温度变化这一特性， 对于热电阻要求其材料电阻温度系数大，稳定性好、电阻率高，电阻与温度之间最 好有线性关系。常用的有铂电阻和铜电阻，热电阻Rt与温度t的关系为： Rt=R0(1+At+Bt2)
本实验采用的是Pt100铂电阻，它的R0=100Ω，At=3.9684310-2/℃，Bt=5.847310-7/℃2， 铂电阻采用三线连接法，其中一端接二根引线主要为了消除引线电阻对测量的影响。 三、需用器件与单元：加热源、K型热电偶、Pt100铂热电阻、温度控制仪、 温度传感器实验模板。 四、实验步骤：
1、参照实验三十五图11-1接线，拆去E型热电偶与R5、R6之间的联线。 2、将Pt100铂电阻的三根线分别接入温度实验模板上“Rt”输入端的a、b点， 用万用表欧姆档测量Pt100三根线，其中短接的二根线接b点，另一端接a点。这样
Pt100与R3、R1、Rw1、R4组成一直流电桥，它是一种单臂电桥。Rw1中心活动点与R6相
接，Pt100的b点接R5。