介绍 该实验使用廉价的塑料光纤来测量悬臂梁的振动响应，其中质量附着在自由端上。使用光检测器监测通过光纤的光的调制（例如， 光电二极管/光电晶体管）。该光电探测器的输出由ADC-12数据记录器连续测量，这个简单的系统能够通过PC提供实时动态监测。
实验试图教授什么 该实验强调了光纤作为传感器的潜在用途，用于实时监测结构的动态响应。这种系统使用所谓的fibredyne技术，其中光纤的弯曲产生载波束的调制。该技术还用于测量通过管子的液体的流速，在该管子上已经拉伸了这种光纤。光纤通过它所散落的漩涡产生振动。通过它的光的调制的测量可用于确定流速。车辆速度和重量也可以通过这种技术通过使用嵌入车辆通过的橡胶垫中的光纤来确定。
所需设备 •ADC-12或任何其他合适的 数据记录器 •光探测器（光电二极管/光电晶体管） •红色发光二极管（LED） •电池座中的2 x 1.5V电池（用于供电LED） •10欧姆，0.25 W电阻（将电压下降到LED要求的电压） •光纤连接器（SMA 905多模式连接器） •塑料光纤 - 1米，阶跃折射率型，材料：PMMA •（光纤和连接器可从 www.fos-ta.com获得。） •柔性梁（例如金属，木质或塑料尺） •G-钳 •快速固化胶 •还可能需要电压/信号放大器
实验设置 1.使用合适的粘合剂（例如强力胶）将光纤传感器连接到梁（例如标尺）上，并等待其干燥。确保粘接牢固，并且在梁弯曲时传感器不会脱粘。 2.将光纤连接器连接到光纤的每一端，并将它们分别连接到LED和光检测器，确保它们牢固耦合，以最大限度地减少由于耦合损耗和环境噪声引起的电压信号的任何不必要的变化。将光检测器的输出连接到ADC-12（或类似设备）。 3.将梁的一端连接到工作台的侧面，并使用G形夹固定。 4.使用一些Blu-Tack在梁的自由端附加一个小的（例如50 g）质量块。
进行实验 1.检查PicoScope是否显示光检测器的电压输出读数。 2.在PicoScope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-12的电压电平。典型的时基设置为500 ms / div和0.1伏/格。 3.对光束施加小的偏转，释放并观察PicoScope指示的电压电平变化。信号会发生什么变化？你能确定振动的频率（即每秒的循环次数）吗？ 4.首先，记录梁没有承载任何质量时的振动频率。通过在末端施加小的偏转然后释放来振动梁。测量周期T，即1个振动周期所需的时间。将示波器配置为触发模式，延迟为-10％，以捕获足够的振动迹线进行分析。或者，您可以在对振动轨迹感到满意后按PicoScope的开始/停止按钮冻结显示。通过周期的倒数 - 1 / T来计算振动的频率。使用PicoScope中的光标功能可以帮助测量几个周期内的振动周期。 5.现在尝试在标尺末端使用不同的质量并观察振动频率的变化。 下面的图1显示了测量悬臂梁振动响应的实验装置。
问题和结果讨论 绘制沿y轴的频率与沿x轴的附着质量的关系图。你可以从结果中得出什么结论？
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