介绍 1.简要说明 塑料光纤连接到（悬臂梁）上以监测其偏转。使用光敏电阻器（LDR）和基本分压器电路监测光纤光强度的变化。LDR的输出由ADC-16连续测量，这个简单的系统能够通过PC提供实时光束偏转监测。 2.实验尝试 内容实验强调了光纤作为传感器的潜在用途，可以实时监测结构的偏转。学生还将获得基于简单设备（如光敏电阻（LDR），读取电阻值，分压器原理和欧姆定律）构建基本电路的实践经验。 3.需要先验知识 学生需要了解光纤如何通过其核心传输光线以及全内反射（TIR）原理和过度弯曲对这些光导介质中光传输的影响。其次，学生应该了解光敏电阻的功能，分压器的原理和欧姆定律。 4.目标群体 该实验适用于参加高级物理学的学生，并简单介绍光学，电子和光电器件的实际应用。

所需设备
数据记录设备 光敏电阻（LDR） 发光二极管（LED） 1千欧电阻 烙铁 电压/信号放大器（可选） 2 x 1.5 V电池（用于供电LED）和2 x 9 V电池（用于分压电路） 光纤连接器（SMA多模连接器） 光纤传感器 柔性梁（例如塑料尺） 快速固化胶 安全警告： 尽管使用大多数低功率LED通常是安全的，但出于安全考虑，请勿在照明时直视LED。烙铁只能在监督下使用。

实验设置
图1显示了实验的实验设置。

图1：实验设置 图1a：分压电路（图1中的基本电路内）

三点弯曲和拉伸试验的实验安排如图4所示。标准电压源用于为发光二极管供电。探测器和数据采集系统由一个光敏电阻（LDR）和一个低电阻组成。 - Pico Technology的成本商业数据采集系统，可在光强变化时自动记录LDR上的电压变化。数据采集​​系统提供高达16位分辨率的模数转换（ADC），最多8个输入通道。ADC系统的分辨率允许检测电信号中小至40 mV的电压变化。对于实验而言，每秒2个数据样本的采样率就足够了。 带有粘合光纤传感器的光束示意图如图2所示。详细信息将在下一节给出。

图2：带有粘合光纤传感器的梁试样示意图

当实验正确设置时，梁应绕其中心弯曲，并在支撑中心施加载荷，如图3所示，其中W是施加的载荷，dctr是中心偏转。

图3：正确设置光束

进行实验 1.使用强力胶或其他可用的粘合剂将光纤传感器连接到梁（例如塑料尺）并等待其干燥。确保粘接牢固，并且当梁试样弯曲时传感器不会脱粘。 2.将光纤连接器连接到光纤的两端，并将它们分别连接到LED和LDR。确保它们紧密耦合，以最大限度地减少由于耦合损失和环境噪声引起的电压信号的任何不必要的变化。 3.小心地将光束放在支架上。梁也可以固定在一端并且在悬臂梁设置中释放另一端，作为所示支撑系统的替代支撑系统。 4.检查PicoLog是否有电压输出读数，以确保设置正确并准备好开始光束偏转测试。 5.在PicoLog中调整图形的Y轴刻度以获得最佳显示。如果您有信号放大器，您还可以调整发送到ADC的电压电平。 6.缓慢地对光束施加小的偏转，观察PicoLog显示的电压电平的变化。当施加偏转时，信号是增加还是减少？根据光纤的灵敏度，使用所示设置，对于10 mm的偏差，可以预期电压变化至少为100 mV。 7.现在释放偏转并观察PicoLog指示的电压电平变化。信号会发生什么变化？信号是否返回初始信号值？ 8.现在尝试不同的偏转量并观察电压信号的变化。你观察到了什么？

问题 1.你能解释一下当光纤传感器的光强变化时，电路如何工作以提供比例信号输出？ 2.如果光束向前偏转而不是像以前那样向下偏转，您认为电压信号会发生什么？

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