第九章几种新型传感器简介.ppt

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由NordriDesign提供

结构型光纤传感器中光纤不是敏感元件,只是作为传光元件。一般是在光纤的端面或在两根光纤中间放置光学材料及敏感元件来感受被测物理量的变化,从而使透射光或反射光强度随之发生变化来进行检测的。这里光纤只作为光的传输回路,所以要使这种光纤得到足够大的受光量和传输的光功率,则必须采用数值孔径和芯径较大的光纤。结构型光纤传感器结构简单、可靠,技术上易实现,但灵敏度、测量精度低于物性型光纤传感器。

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等。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为光源的。

图9-3光纤传感器测位移原理图图9-4光纤位移传感器的位移输出特性

图9-6半导体吸收式光纤传感器测温原理图


9-7光栅放大示意图图9-8莫尔条纹的形成
莫尔条纹具有下列重要特点:
(1)莫尔条纹的移动与光栅的移动成对应关系。
在两光栅夹角θ一定的情况下,当一块光栅不动,另一块光栅沿x轴方向移动时莫尔条纹沿着近似垂直于光栅运动方向(近似沿y轴方向)运动。如果光栅移动一个栅距d,莫尔条纹对应地移动一个莫尔条纹间距w。并且,当主光栅沿x轴正方向(向右)移动时,莫尔条纹将向上(y轴正方向)移动,当主光栅沿x轴负方向(向左)移动时,莫尔条纹将向下(y轴负方向)移动。这种严格的对应关系,不仅可以根据莫尔条纹的移动量来判断光栅尺的位移量,同时还可以根据莫尔条纹的移动方向来判断光栅尺的位移方向。
(2)莫尔条纹具有位移的放大作用
K=
(3)莫尔条纹具有平均误差的效应。
莫尔条纹是由大量的栅线构成的,这对栅线宽度和栅距的刻线误差、栅线的断裂及其他疵病有平均作用,从而起到了减小光栅栅距局部误差的作用。

光栅传感器有透射式和反射式两种,他们由光源、主光栅、指示光栅和光电元件等几部分构成。透射式光栅传感器结构如图9-9所示,反射式光栅传感器的结构如图9-10所示。
图9-9透射式光栅传感器结构图图9-10反射式传感器结构图