任务导图：

任务描述：

直流电机的速度检测方法有多速，如测速发电机、光电编码器、光电对管、光纤等，本任务要求通过光纤传感器测量直流电机的转速。这种方法实现起来简单、成本低、测量精度高。

             学习

             目标

1.了解光纤结构及其传光原理；

2.了解光纤传感器的分类；

3.掌握光纤传感器测温。

1.明白光纤结构与传光原理

2.了解传感器的分类

1.养学生的创新精神与实践能力；

2.进学生个性发展，培养学生分析问题与解决问题的能力；

3.养学生的团队合作精神；

4.养学生的学习能力。

任务难点

光的调制与解调技术、光纤传感器的分类与工作原理

任务重点

光纤传感器的分类与工作原理、光的调制技术(相位调制、强度调制以及偏振态调制的定义与方法)。

通过完成下面作业可以更详细地理解和掌握。

(1)说明光纤的组成并分析传光原理

(2)光纤的数值孔径NA的物理意义是什么? NA取值大小有什么作用?

(3)说明光纤传感器的分类

(4)非功能型光纤传感器的分类和特点是什么。

教学方法：

演示操作方法，分组讨论法

教学手段：

播放多媒体资源手段，现场指导。

英语词汇：

光线传感器（FOS（fiber optic sensor）） 、波长（wave length）、 反射（reflect）、相位调制（phase modulation）、偏振态调制（Polarization modulation）

教学用表下载区

      教学设计

学习工作单

     资料查阅记录单

    讨论记录单

    方案设计工作单

评价表

        教师打分表

    小组自评表

    小组互评表

多媒体资源区

1. PPT

2. 视频

项目4-31光纤传感器透光实验

项目4-32光纤传感器特性试验演示

项目4-33光纤传感器特性试验操作

项目4-34光纤传感器测位移演示

项目4-35光纤传感器测位移操作

项目4-36光纤传感器原理及安装调整方法_s

项目4-37光纤传感器原理及电气接线讲解

项目4-38直流电机转速检测任务描述

项目4-39光纤结构

项目4-40光纤传光原理

项目4-41光纤的基本特性

项目4-42光纤传感器的分类

项目4-43光纤传感器的工作原理

项目4-44强度调制型光纤传感器

项目4-45频率调制型光纤传感器

项目4-46波长调制型光纤传感器

项目4-47相位调制型光纤传感器和偏振态调制型光纤传感器

项目4-48直流电机转速检测任务实施

项目4-49光纤传感器测液位

项目4-50光纤传感器测温

3. 动画

1、光柱显示编码液位计原理

1、光纤传感器具有哪些特点?

2、光纤可以通过哪些光的调制技术进行非电最的检测，试说明原理？

3.求n=1.46, n2=1.45 的阶跃型光纤的数值孔径值:如果外部介质为空气n=1,求光纤的最大入射角。

4、叙述反射式光纤位移传感器的工作原理，并列举可进行哪些物理量的检测。

1、解：光纤传感器和传统的各类传感器相比有一定的优点，如不受电磁干扰，体积小，重量轻，可绕曲，灵敏度高，耐腐蚀，高绝缘强度，防爆性好，集传感与传输于一体，能与数字通信系统兼容等。

2、解：光强度调制：利用外界物理量改变光纤中的光强度，通过测量光强的变化测量被测信息。根据光纤传感器探头结构形式可分为透射、反射、折射等方式调制。

相位调制：一般压力、张力、温度可以改变光纤的几何尺寸（长度），同时由于光弹效应光纤折射率也会由于应变而改变，这些物理量可以使光纤输出端产生相位变化，借助干涉仪可将相位变化转换为光强的变化。干涉系统的种类很多，可根据具体情况采用不同的干涉系统。

频率调制：当光敏器件与光源之间有相对运动时，光敏器件接收到的光频率fs与光源频率f不同，这种现象称为光的“多普勒效应”。频率调制方法可以测量运动物体（流体）的速度、流量等。

3、解;

4、解：反射式光纤位移传感器工作原理如下图所示，光源经一束多股光纤将光信号传送至末端部，并照射到被测物体上。另一束光纤接收反射的光信号，并通过光纤传送到光敏元件上。 被测物体与光纤之间距离变化时，反射到接收光纤上的光通量发生变化。再通过光敏器件检测出光强的变化，从而实现位移测量。其工作原理及输出特性如图。

利用反射式光纤位移传感器输出特性的前坡、后坡和光峰值可分别进行下列检测。   前坡区输出信号的强度增加快，这一区域位移输出曲线有较好的线性关系，可进行小位移测量(微米级)；后坡区信号随探头和被测体之间的距离增加而减弱，该区域可用于距离较远，而灵敏度、线性度要求不高的较大位移测量(毫米级)；光峰区信号有最大值，值的大小决定被测表面的状态，光峰区域可用于表面状态测量，如工件的光洁度或光滑度。