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光纤传感器new.ppt光纤作为远距离传输光波信号的媒质,最初的研究是用于光通信技术中。用于传感器技术始于 1977 年,至今光纤传感器已日趋成熟。光纤传感器与传统的传感器相比具有许多优点:灵敏度高、电绝缘性能好、结构简单、体积小、重量轻、不受电磁干扰、光路可弯曲、便于实现遥测、耐腐蚀、耐高温等特点。可广泛用于位移、速度、加速度、压力、温度、液位、流量、水声、电流、磁场、放射性射线等物理量测量,发展极为迅速,在制造业、军事、航天、航空、航海和其他科学技术研究中有着广泛的应用。 光纤传感器 概述光纤传感器一般由光源、光纤、光电元件等组成。根据光纤传感器的用途和光纤的类型,对光源一般要提出功率和调制的要求。常用的光源有激光二极管和发光二极管。激光二极管具有亮度高,易调制,尺寸小等优点。而发光二极管具有结构简单和温度对发射功率影响小等优点。除此之外,还有采用白炽灯等作光源。光纤检测型光电传感器作业件检测颜色检测光纤是用光透射率高的电介质( 如石英、玻璃、塑料等) 构成的光通路。光纤的结构如图所示,它由折射率 n1 较大( 光密介质) 的纤芯, 和折射率 n2较小(光疏介质)的包层构成的双层同心圆柱结构。光纤的基本结构与波导 结构单模和多模光纤结构单模和多模光纤结构 ,但光纤的光学尺寸很小,只能传输单模光波,是一种超宽带光纤;多模光纤能传输数百种模式。光纤导光 jinn?? sin sin 10? rknn?? sin sin 2 1?上一页下一页返回 kj????? 90 k kk in nn nnn???? 20 10 1 01 sin 1 cos ) 90 sin( )/( sin?????? j inn?? sin )/( sin 01?r r i sin nnn ) sin n n(n n sin??? 222 210 21 20 11 1????n 0为入射光线 AB 所在空间的折射率,一般皆为空气,故 n 0≈1 r inn?? 222 21 sin sin??上一页下一页返回物性型光纤传感器是利用光纤对环境变化的敏感性,将输入物理量变换为调制的光信号。 (功能型)光纤传感器光纤一方面起传输光的作用,另一方面是敏感元件,是靠被测物理量调制或影响光纤的传输特性,把被测物理量的变化转变为调制的光信号。因此光纤具有“传”和“感”的功能。光纤的输出端采用光电器件,所接受的光信号便是被测量调制后的信号,并使之转变为电信号。此类传感器的优点是结构紧凑、灵敏度高,但是,它需用特殊光纤和先进的检测技术,因此成本高。其典型例子如光纤陀螺、光纤水听器等。。图(a) 所示为光纤在均衡压力作用下,由于光弹性效应而引起光纤折射率、形状和尺寸的变化,从而导致光纤传播光的相位变化和偏振面旋转;图(b) 所示为光纤在点压力作用下,引起光纤局部变形,使光纤由于折射率不连续变化导致传播光散乱而增加损耗,从而引起光振幅变化。在光纤的输出端采用适当的光电检测元件检出光强的变化,就可以制作温度、压力、振动、位移等传感器。强度调制结构型光纤传感器是由光检测元件与光纤传输回路及测量电路所组成的测量系统。其中光纤仅作为光的传播媒质,所以又称为传光型或非功能型光纤传感器。 (非功能型)光纤传感器在非功能型传感器中,光纤不是敏感元件,即只“传”不“感”。它是利用在光纤的端面或在两根光纤中间,放置光学材料及机械式或光学式的敏感元件,感受被测物理量的变化。此类光纤传感器无需特殊光纤及其他特殊技术,比较容易实现,成本低,但灵敏度也较低,应用于对灵敏度要求不太高的场合。目前, 已实用化或尚在研制中的光纤传感器,大都是非功能型的。信号处理光受信器敏感元件光发送器光纤