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图34A所示

所需单元及部件：主副电源、差动放大器、F/V表、光纤传感器、振动台。 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34B接线：因光/电转换器内部已按装好，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）

（6）关闭主、副电源，把所有旋钮复原到初始位置

（7）作出V-△X曲线，计算灵敏度S=△V/△X及线性范围。

实验三十五 光纤位移传感器的动态实验（一）

实验目的:了解光纤位移传感器的动态应用。

所需单元及部件：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）在实验三十四中的电路中接入低通滤波器和示波器，如图35接线。

（3）将测微头与振台面脱离，测微头远离振动台。将光纤探头与振动台反射纸的距离调整在光纤传感器工作点即线性段中点上（利用静态特性实验中的得到的特性曲线，选择线性中点的位置为工作点，目测振动台的反射纸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Vp-p幅值不变，改变低频振荡器的频率（用示波器观察低频振荡器输出的Vp-p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Vp-p相同），将频率和示波器上所测的峰峰值（此时的峰峰值Vp-p是指经低通后的Vp-p填入下表，并作出幅频特性图：

幅度（Vp-p）频率（Hz）

6）关闭主、副电源，把所有旋钮复原到原始最小位置

实验三十六 光纤位移传感器的动态实验（二）

实验目的：了解光纤位移传感器的测速应用。

所需单元及部件：电机控制、差动放大器、小电机、F/V表、光纤位移传感器、直流稳压电源、主、副电源、示波器。 实验步骤：

（1）了解电机在实验仪上所在的位置及控制单元。

（2）按图36接线，将差动放大器的增益置最大，F/V表的切换开关置2V，开启主、副电源。

（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F/V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F/V表显示接近零。

（4）将直流稳压电源置±10V档，在电机控制单元的V+处接入+10V电压，调节转速旋钮使电机运转。 （5）F/V表置2K档显示频率，用示波器观察F。输出端的转速脉冲信号。Vp-p=4V； （6）根据脉冲信号的频率及电机上反光片的数目换算出此时的电机转速。 （7）实验完毕关闭主、副电源，拆除接线，把所有旋钮复原。

注：如示波器上观察不到脉冲波形而实验（三十四）又正常，请调整探头与电机间的距离，同时检查一下示波器的输入衰减开关位置是否合适（建议使用不带衰减的探头）。

实验三十七 PN结温度传感器测温实验

基本原理：晶体二极管或三极管的PN结电压是随温度变化的。例如硅管的PN结的结电压在温度每升高1℃时，下降约2.1mV，利用这种特性可做成各种各样的PN结温度传感器。它具有线性好、时间常数小（0.2～2秒），灵敏度高等优点，测温范围为-50℃～+150℃。其不足之处是离散性大互换性较差。 实验目的：了解PN结温度传感器的特性及工作情况。

所需单元：主、副电源、可调直流稳压电源、-15V稳压电源、差动放大器、电压放大器、F/V表、加热器、电桥、水银温度计（自备）。

旋钮初始位置：直流稳压电源±6V档，差放增益最小逆时针到底（1倍），电压放大器幅度最大4.5倍。 实验步骤：

（1）了解PN结，加热器，电桥在实验仪所在的位置及它们的符号。

（2）观察PN结传感器结构、用数字万用表“二级管”档，测量PN结正反向的结电压，得出其结果。

（3）把直流稳压电源V+插口用所配的专用电阻线（51K）与PN结传感器的正向端相连，并按图37接好放大电路，注意各旋钮的初始位置，电压表置2V档。

图 37

（4）开启主、副电源，调节W1电位器，使电压表指示为零，同时记下此时水银温度计的室温值（△t）。

（5）将-15V接入加热器（-15V在低频振荡器右下角），观察电压表读数的变化，因PN结温度传感器的温度变化灵敏度约为：-2.1mV/℃。随着温度的升高，其：PN结电压将下降△V，该△V电压经差动放大器隔离传递（增益为1），至电压放大器放大4.5倍，此时的系统灵敏度S≈10mV/℃。待电压表读数稳定后，即可利用这一结果，将电压值转换成温度值，从而演示出加热器在PN结温度传感器处产生的温度值（△T）。此时该点的温度为△T+△t。 注意事项：

（1）该实验仅作为一个演示性实验。

（2）加热器不要长时间的接入电源，此实验完成后应立即将-15V电源拆去，以免影响梁上的应变片性能。 问题：

（1）分析一下该测温电路的误差来源。

（2）如要将其作为一个0～100℃的较理想的测温电路，你认为还必须具备哪些条件？

实验三十八 热敏电阻演示实验

热敏电阻特性：

热敏电阻的温度系数有正有负，因此分成两类：PTC热敏电阻（正温度系数）与NTC热敏电阻（负温度系数）。一般NTC热敏电阻测量范围较宽，主要用于温度测量；而PTC突变型热敏电阻的温度范围较窄，一般用于恒温加热控制或温度开关，也用于彩电中作自动消磁元件。有些功率PTC也作为发热元件用。PTC缓变型热敏电阻可用温度补偿或作温度测量。

一般的NTC热敏电阻测温范围为：-50℃～+300℃。热敏电阻具有体积小、重量轻、热惯性小、工作寿命长、价格便宜，并且本身阻值大，不需考虑引线长度带来的误差，适用于远距离传输等优点。但热敏电阻也有：非线性大、稳定性差、有老化现象、误差较大、一致性差等缺点。一般只适用于低精度的温度测度。 实验目的：了解NTC热敏电阻现象。

所需单元及部件：加热器、热敏电阻、可调直流稳压电源、-15V稳压电源、F/V表、主副电源。 实验步骤：

（1）了解热敏电阻在实验仪的所在位置及符号，它

是一个蓝色或棕色元件，封装在双平行振动梁上片梁的表面。

（2）将F/V表切换开关置2V档，直流稳压电源切换开关置±2V档，按图38接线，开启主、副电源，调整W1（RD）电位器，使F/V表指示为100mV左右。这时为室温时的Vi。

（3）将-15V电源接入加热器，观察电压表的读数变化，电压表的输入电压： （4）由此可见，当温度 时，RT阻值 ，Vi 。 思考题：

（1）如果你手上有这样一个热敏电阻，想把它作为一个0～50℃的温度测量电路，你认为该怎样实现。

实验三十九 气敏传感器（MQ3）实验

实验目的：了解气敏传感器的原理与应用。

所需单元：直流稳压电源、差动放大器、电桥、F/V表、MQ3气敏传感器、主、副电源。

有关旋钮的初始位置：直流稳压电源±4V档、F/V表置2V档、差动放大器增益置最小、电桥单元中的W1逆时针旋到底、主、副电源关闭。 实验步骤：

1.仔细阅读后面附上的“使用说明”，差动放大器的输入端（+）、（-）与地短接，开启主、副电源，将差动放大器输出调零。 2．关闭主、副电源 ，按图39接线。