CN105590527B - 光纤漏光与光纤传感演示装置 - Google Patents

光纤漏光与光纤传感演示装置 Download PDF

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Abstract

光纤漏光与光纤传感演示装置包括底座、光纤底托、光纤连接杆、标尺、砝码、磁铁、托盘、光纤环、发光二极管阵列、入射光纤、激光笔、电路板、暗盒、柱面凹面镜、出射光纤和立杆，光纤底托、光纤支架、立杆座和立杆构成固定机构，立杆套筒、砝码、磁铁、托盘和光纤连接杆构成活动机构，激光笔、入射光纤、光纤环和出射光纤构成传输机构，发光二极管阵列构成显示机构，光电二极管和电路板构成信号测量机构，本装置制作容易，演示直观，不仅可以在网络工程培训方面演示光纤微弯漏光损耗，也能在传感器教学方面演示利用光纤微弯进行光强调制的传感器技术，演示重量传感、压力传感、位移传感和振动传感的基本原理。

Description

光纤漏光与光纤传感演示装置
技术领域
本发明涉及一种光纤教学演示仪器，尤其涉及一种利用光纤微弯进行光强调制的传感器演示装置，属于光纤应用技术领域。
背景技术
在传感器教学和网络工程培训方面，有一些演示仪器和专利申请，这些仪器中，有的功能单一，不能多用；有的不够直观，演示效果不理想；有的在传感器教学和网络工程培训中不能互相通用。
发明内容
本发明的目的是提供一种既能用于光纤传感器原理演示，也能用于网络工程培训中光纤微弯漏光损耗演示的光纤漏光与光纤传感演示装置。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：本装置包括底座1、光纤底托2、第一光纤连接杆3、第一标尺4、透气孔5、第二光纤连接杆6、第一标尺支架7、砝码8、磁铁9、托盘10、光纤环11、第二标尺12、发光二极管阵列13、入射光纤14、第二标尺支架15、激光笔16、套筒17、电路板18、第一光纤支架19、暗盒20、柱面凹面镜21、第二光纤支架22、出射光纤23、立杆24、立杆座25、立杆套筒26、电池组27、电池盒28、出射光纤端面31；
底座1、柱面凹面镜21和第一标尺4构成附属机构，光纤底托2、第一光纤支架19、第二光纤支架22、立杆座25和立杆24构成固定机构，立杆套筒26、第二光纤连接杆6、砝码8、磁铁9、托盘10和第一光纤连接杆3构成活动机构，激光笔16、入射光纤14、光纤环11和出射光纤23构成传输机构，发光二极管阵列13构成显示机构，光电二极管D和电路板18构成测量机构；
底座1上方设有光纤底托2、立杆座25、立杆24、第一标尺支架7、第二标尺支架15、暗盒20、柱面凹面镜21、激光笔16和套筒17，立杆24上套有立杆套筒26，立杆套筒26顶端设有第二光纤连接杆6、托盘10、磁铁9和砝码8，立杆套筒26顶端与第二光纤连接杆6的连接处两侧留有透气孔5，第一标尺支架7上刻有第一标尺4，光纤环11的顶部穿入第二光纤连接杆6中，光纤环11的左右腰部穿入第一光纤连接杆3中，光纤环11的底部安放在光纤底托2上，主光路前进方向上依次为激光笔16、入射光纤14、光纤环11、出射光纤23、暗盒20，柱面凹面镜21设置在出射光纤端面31和暗盒20两者缝隙的后方，柱面凹面镜21的切线与出射光纤23成450放置，暗盒20中设有光电二极管D；
磁铁9呈圆片状并固定在托盘10中，当托盘10中没有放置砝码8时，光纤环11腰部弯曲程度呈漏光的临界状态且光纤环11腰部不发光，当托盘10中放置砝码8时，砝码8被磁铁9吸附在托盘10中，可随磁铁9和托盘10一起上下运动，此时，光纤环11腰部弯曲程度在砝码8的压力下超过漏光的临界状态，光纤环11腰部发光，而且，砝码8的质量越大，光纤环11腰部被压得越扁，光纤环11腰部的发光越亮，当砝码8、磁铁9、托盘10、第二光纤连接杆6和立杆套筒26顺着立杆24的方向上下振动时，光纤环11腰部的发光出现周期性变亮或变暗；
底座1下方设有电路板18、电池组27和电池盒28，电路板18上设有第一集成电路IC1和第二集成电路IC2，第一集成电路IC1和第二集成电路IC2的型号为LM 3914，底座1的右后方设有第二标尺支架15，第二标尺支架15上刻有第二标尺12并设有发光二极管阵列13，发光二极管阵列13为点状发光，当托盘10中没有放置砝码8时，发光二极管阵列13全黑，当托盘10中放置轻质砝码8时，发光二极管阵列13中靠近顶部处的发光二极管点亮，当托盘10中放置重质砝码8时，发光二极管阵列13中靠近底部处的发光二极管点亮，砝码8质量的大小与发光二极管阵列13中的发光位置成正比关系，当砝码8和托盘10上下振动时，发光二极管阵列13中的发光位置出现周期性上下跳动，所述的传感包括重量传感、压力传感、位移传感和振动传感。
由于采用上述技术方案，本发明所具有的优点和积极效果是：本装置不仅可以在网络工程培训方面演示光纤微弯造成的漏光损耗对网络传输信号的影响，也能在传感器教学方面演示利用光纤微弯原理进行光强调制的传感器技术，演示出重量传感、压力传感、位移传感和振动传感的工作原理。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明有如下5幅附图：
图1是本装置的正视图，
图2是本装置的俯视图，
图3是本装置移除托盘10后的俯视图，
图4是本装置的仰视图，
图5是本装置附属的电路原理图。
附图中所标各数字分别表示如下：
1.底座，2.光纤底托，3.第一光纤连接杆，4.第一标尺，5.透气孔，6.第二光纤连接杆，7.第一标尺支架，8.砝码，9.磁铁，10.托盘，11.光纤环，12.第二标尺，13.发光二极管阵列，14.入射光纤，15.第二标尺支架，16.激光笔，17.套筒，18.电路板，19.第一光纤支架，20.暗盒，21.柱面凹面镜，22.第二光纤支架，23.出射光纤，24.立杆，25.立杆座，26.立杆套筒，27.电池组，28.电池盒，29.按钮，30.缺口，31.出射光纤端面，①～⒅.集成电路引脚编号，C1.电容，C2.电容，C3.电容，D.光电二极管，IC1.第一集成电路，IC2.第二集成电路，R1.电阻，R2.电阻，R3.电阻，R4.电阻，R5.电阻，R6.电阻，R7.电阻，LED1～LED10.第一组发光二极管，LED11～LED20.第二组发光二极管，T.晶体管，V+.电源正极，VR.可变电阻。
具体实施方式
1.根据图1至图5，本装置包括底座1、光纤底托2、第一光纤连接杆3、第一标尺4、透气孔5、第二光纤连接杆6、第一标尺支架7、砝码8、磁铁9、托盘10、光纤环11、第二标尺12、发光二极管阵列13、入射光纤14、第二标尺支架15、激光笔16、套筒17、电路板18、第一光纤支架19、暗盒20、柱面凹面镜21、第二光纤支架22、出射光纤23、立杆24、立杆座25、立杆套筒26、电池组27、电池盒28、出射光纤端面31。
2.底座1、柱面凹面镜21和第一标尺4构成附属机构，光纤底托2、第一光纤支架19、第二光纤支架22、立杆座25和立杆24构成固定机构，立杆套筒26、第二光纤连接杆6、砝码8、磁铁9、托盘10和第一光纤连接杆3构成活动机构，激光笔16、入射光纤14、光纤环11和出射光纤23构成传输机构，发光二极管阵列13构成显示机构，光电二极管D和电路板18构成测量机构。
3.底座1上方设有光纤底托2、立杆座25、立杆24、第一标尺支架7、第二标尺支架15、暗盒20、柱面凹面镜21、激光笔16和套筒17，立杆24上套有立杆套筒26，立杆套筒26顶端设有第二光纤连接杆6、托盘10、磁铁9和砝码8，立杆套筒26顶端与第二光纤连接杆6的连接处两侧留有透气孔5，第一标尺支架7上刻有第一标尺4，光纤环11的顶部穿入第二光纤连接杆6中，光纤环11的左右腰部穿入第一光纤连接杆3中，光纤环11的底部安放在光纤底托2上，主光路前进方向上依次为激光笔16、入射光纤14、光纤环11、出射光纤23、暗盒20，柱面凹面镜21设置在出射光纤端面31和暗盒20两者缝隙的后方，柱面凹面镜21的切线与出射光纤23成450放置，暗盒20中设有光电二极管D。
4.磁铁9呈圆片状并固定在托盘10中，当托盘10中没有放置砝码8时，光纤环11腰部弯曲程度呈漏光的临界状态且光纤环11腰部不发光，当托盘10中放置砝码8时，砝码8被磁铁9吸附在托盘10中，可随磁铁9和托盘10一起上下运动，此时，光纤环11腰部弯曲程度在砝码8的压力下超过漏光的临界状态，光纤环11腰部发光，而且，砝码8的质量越大，光纤环11腰部被压得越扁，光纤环11腰部的发光越亮，当砝码8、磁铁9、托盘10、第二光纤连接杆6和立杆套筒26顺着立杆24的方向上下振动时，光纤环11腰部的发光出现周期性变亮或变暗。
5.底座1下方设有电路板18、电池组27和电池盒28，电路板18上设有第一集成电路IC1和第二集成电路IC2，第一集成电路IC1和第二集成电路IC2的型号为LM 3914，底座1的右后方设有第二标尺支架15，第二标尺支架15上刻有第二标尺12并设有发光二极管阵列13，发光二极管阵列13为点状发光，当托盘10中没有放置砝码8时，发光二极管阵列13全黑，当托盘10中放置轻质砝码8时，发光二极管阵列13中靠近顶部处的发光二极管点亮，当托盘10中放置重质砝码8时，发光二极管阵列13中靠近底部处的发光二极管点亮，砝码8质量的大小与发光二极管阵列13中的发光位置成正比关系，当砝码8和托盘10上下振动时，发光二极管阵列13中的发光位置出现周期性上下跳动，所述的传感包括重量传感、压力传感、位移传感和振动传感。
6.演示时，顺时针旋转激光笔16，使按钮29离开缺口30，按钮29被套筒17压住，激光笔16点亮，当托盘10中没有放置砝码8时，调整可变电阻VR的位置，使发光二极管阵列13处于快要点亮但为全黑的临界状态，用手指对托盘10施加不同的压力，根据发光二极管阵列13中的发光位置和第二标尺12可演示压力传感原理；根据立杆套筒26相对于第一标尺4的位置以及发光二极管阵列13中的发光位置和第二标尺12可演示位移传感原理；当托盘10中放入不同质量的砝码8，根据发光二极管阵列13中的发光位置和第二标尺12可演示重量传感原理；在托盘10中放入一个砝码8，用手指压下砝码8并迅速松开手指，砝码8和托盘10随即上下振动，可演示振动传感原理。
7.根据光纤环11腰部第一光纤连接杆3处的光亮度可以演示光纤漏光情况，当光纤环11被压得越扁，第一光纤连接杆3处的光越亮，且亮光区域越大；当托盘10中没有放置砝码8时，第一光纤连接杆3处不亮，说明光纤没有漏光现象。

Claims (3)

1.一种光纤漏光与光纤传感演示装置，包括底座(1)、光纤底托(2)、第一光纤连接杆(3)、第一标尺(4)、透气孔(5)、第二光纤连接杆(6)、第一标尺支架(7)、砝码(8)、磁铁(9)、托盘(10)、光纤环(11)、第二标尺(12)、发光二极管阵列(13)、入射光纤(14)、第二标尺支架(15)、激光笔(16)、套筒(17)、电路板(18)、第一光纤支架(19)、暗盒(20)、柱面凹面镜(21)、第二光纤支架(22)、出射光纤(23)、立杆(24)、立杆座(25)、立杆套筒(26)、电池组(27)、电池盒(28)、出射光纤端面(31)；
底座(1)、柱面凹面镜(21)和第一标尺(4)构成附属机构，光纤底托(2)、第一光纤支架(19)、第二光纤支架(22)、立杆座(25)和立杆(24)构成固定机构，立杆套筒(26)、第二光纤连接杆(6)、砝码(8)、磁铁(9)、托盘(10)和第一光纤连接杆(3)构成活动机构，激光笔(16)、入射光纤(14)、光纤环(11)和出射光纤(23)构成传输机构，发光二极管阵列(13)构成显示机构，光电二极管(D)和电路板(18)构成测量机构；
其特征在于：底座(1)上方设有光纤底托(2)、立杆座(25)、立杆(24)、第一标尺支架(7)、第二标尺支架(15)、暗盒(20)、柱面凹面镜(21)、激光笔(16)和套筒(17)，立杆(24)上套有立杆套筒(26)，立杆套筒(26)顶端设有第二光纤连接杆(6)、托盘(10)、磁铁(9)和砝码(8)，立杆套筒(26)顶端与第二光纤连接杆(6)的连接处两侧留有透气孔(5)，第一标尺支架(7)上刻有第一标尺(4)，光纤环(11)的顶部穿入第二光纤连接杆(6)中，光纤环(11)的左右腰部穿入第一光纤连接杆(3)中，光纤环(11)的底部安放在光纤底托(2)上，主光路前进方向上依次为激光笔(16)、入射光纤(14)、光纤环(11)、出射光纤(23)、暗盒(20)，柱面凹面镜(21)设置在出射光纤端面(31)和暗盒(20)两者缝隙的后方，柱面凹面镜(21)的切线与出射光纤(23)成450放置，暗盒(20)中设有光电二极管(D)。
2.根据权利要求1所述的一种光纤漏光与光纤传感演示装置，其特征在于：磁铁(9)呈圆片状并固定在托盘(10)中，当托盘(10)中没有放置砝码(8)时，光纤环(11)腰部弯曲程度呈漏光的临界状态且光纤环(11)腰部不发光，当托盘(10)中放置砝码(8)时，砝码(8)被磁铁(9)吸附在托盘(10)中，可随磁铁(9)和托盘(10)一起上下运动，此时，光纤环(11)腰部弯曲程度在砝码(8)的压力下超过漏光的临界状态，光纤环(11)腰部发光，而且，砝码(8)的质量越大，光纤环(11)腰部被压得越扁，光纤环(11)腰部的发光越亮，当砝码(8)、磁铁(9)、托盘(10)、第二光纤连接杆(6)和立杆套筒(26)顺着立杆(24)的方向上下振动时，光纤环(11)腰部的发光出现周期性变亮或变暗。
3.根据权利要求1所述的一种光纤漏光与光纤传感演示装置，其特征在于：底座(1)下方设有电路板(18)、电池组(27)和电池盒(28)，电路板(18)上设有第一集成电路(IC1)和第二集成电路(IC2)，第一集成电路(IC1)和第二集成电路(IC2)的型号为LM 3914，底座(1)的右后方设有第二标尺支架(15)，第二标尺支架(15)上刻有第二标尺(12)并设有发光二极管阵列(13)，发光二极管阵列(13)为点状发光，当托盘(10)中没有放置砝码(8)时，发光二极管阵列(13)全黑，当托盘(10)中放置轻质砝码(8)时，发光二极管阵列(13)中靠近顶部处的发光二极管点亮，当托盘(10)中放置重质砝码(8)时，发光二极管阵列(13)中靠近底部处的发光二极管点亮，砝码(8)质量的大小与发光二极管阵列(13)中的发光位置成正比关系，当砝码(8)和托盘(10)上下振动时，发光二极管阵列(13)中的发光位置出现周期性上下跳动。
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