介紹 該實驗使用廉價的塑料光纖來測量懸臂梁的振動響應，其中質??量附著在自由端上。使用光檢測器監測通過光纖的光的調制（例如， 光電二極管/光電晶體管）。該光電探測器的輸出由ADC-12數據記錄器連續測量，這個簡單的系統能夠通過PC提供實時動態監測。
實驗試圖教授什么 該實驗強調了光纖作為傳感器的潛在用途，用于實時監測結構的動態響應。這種系統使用所謂的fibredyne技術，其中光纖的彎曲產生載波束的調制。該技術還用于測量通過管子的液體的流速，在該管子上已經拉伸了這種光纖。光纖通過它所散落的漩渦產生振動。通過它的光的調制的測量可用于確定流速。車輛速度和重量也可以通過這種技術通過使用嵌入車輛通過的橡膠墊中的光纖來確定。
所需設備 ?ADC-12或任何其他合適的 數據記錄器 ?光探測器（光電二極管/光電晶體管） ?紅色發光二極管（LED） ?電池座中的2 x 1.5V電池（用于供電LED） ?10歐姆，0.25 W電阻（將電壓下降到LED要求的電壓） ?光纖連接器（SMA 905多模式連接器） ?塑料光纖 - 1米，階躍折射率型，材料：PMMA ?（光纖和連接器可從 www.fos-ta.com獲得。） ?柔性梁（例如金屬，木質或塑料尺） ?G-鉗 ?快速固化膠 ?還可能需要電壓/信號放大器
實驗設置 1.使用合適的粘合劑（例如強力膠）將光纖傳感器連接到梁（例如標尺）上，并等待其干燥。確保粘接牢固，并且在梁彎曲時傳感器不會脫粘。 2.將光纖連接器連接到光纖的每一端，并將它們分別連接到LED和光檢測器，確保它們牢固耦合，以最大限度地減少由于耦合損耗和環境噪聲引起的電壓信號的任何不必要的變化。將光檢測器的輸出連接到ADC-12（或類似設備）。 3.將梁的一端連接到工作臺的側面，并使用G形夾固定。 4.使用一些Blu-Tack在梁的自由端附加一個小的（例如50 g）質量塊。
進行實驗 1.檢查PicoScope是否顯示光檢測器的電壓輸出讀數。 2.在PicoScope中調整圖形的y軸刻度以獲得最佳顯示。如果您有信號放大器，您還可以調整發送到ADC-12的電壓電平。典型的時基設置為500 ms / div和0.1伏/格。 3.對光束施加小的偏轉，釋放并觀察PicoScope指示的電壓電平變化。信號會發生什么變化？你能確定振動的頻率（即每秒的循環次數）嗎？ 4.首先，記錄梁沒有承載任何質量時的振動頻率。通過在末端施加小的偏轉然后釋放來振動梁。測量周期T，即1個振動周期所需的時間。將示波器配置為觸發模式，延遲為-10％，以捕獲足夠的振動跡線進行分析?；蛘撸梢栽趯φ駝榆壽E感到滿意后按PicoScope的開始/停止按鈕凍結顯示。通過周期的倒數 - 1 / T來計算振動的頻率。使用PicoScope中的光標功能可以幫助測量幾個周期內的振動周期。 5.現在嘗試在標尺末端使用不同的質量并觀察振動頻率的變化。 下面的圖1顯示了測量懸臂梁振動響應的實驗裝置。
問題和結果討論 繪制沿y軸的頻率與沿x軸的附著質量的關系圖。你可以從結果中得出什么結論？
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