光纖傳感器ppt課件(已修改)
2025-01-29 16:10 本頁面
【正文】 光纖傳感器 應用： 磁 、 聲 、 壓力 、 溫度 、 加速度 、 陀螺 、 位移 、 液面 、轉(zhuǎn)矩 、 光聲 、 電流和應變等物理量的測量 。 光纖傳感器 (FOS Fiber Optical Sensor) 是光纖和光通信技術迅速發(fā)展的產(chǎn)物。 用光作為敏感信息的載體，光纖作為 傳遞敏感信息的媒質(zhì) 。同時具有光纖及光學測量的特點。 ①可根據(jù)實際需要做成各種形狀。 ②高溫、高壓、強電磁干擾、腐蝕等惡劣環(huán)境 。 ③頻帶寬動態(tài)范圍大。 ④高靈敏度。 ⑤便于與計算機和光纖傳輸系統(tǒng)相連 ,實現(xiàn)對被測信號的遠距離監(jiān)控。 光纖傳感器 光導纖維的結(jié)構(gòu)和導光原理 光導纖維的主要參數(shù) 光纖傳感器結(jié)構(gòu)原理 光纖傳感器的分類 光纖傳感器的特點 光纖傳感器的應用 光導纖維的結(jié)構(gòu)和導光原理 纖芯由某種類型的玻璃或塑料制成。環(huán)繞纖芯的包層由特性與纖芯略有不同的玻璃或塑料制成。纖芯的折射率略大于包層的折射率。最外面通常由一層護套包覆。光纖的導光能力取決于纖芯和包層的光學性能 ,而纖芯的強度則由護套來維持。護套通常由塑料制成。 100 ~200μm 包層 玻璃纖維 尼龍外層 涂敷層 纖芯 外層直徑 1mm 光的反射、折射 當一束光線以一定的入射角 θ 1從介質(zhì) 1射到介質(zhì) 2的分界面上時，一部分能量反射回原介質(zhì)；另一部分能量則透過分界面，在另一介質(zhì)內(nèi)繼續(xù)傳播。 光的全反射 當減小入射角時，進入介質(zhì) 2的折射光與分界面的夾角將相應減小，將導致折射波只能在介質(zhì)分界面上傳播。對這個極限值時的入射角，定義為臨界角 θ c。當入射角小于θ c時，入射光線將發(fā)生全反射。 斯乃爾定理 （ Snell39。s Law） 可見 ， 入射角 θ i增大時 ， 折射角 θ r也增大 ， 且始終 θ r＞ θ i。 當光由光密物質(zhì) (折射率大 )入射至光疏物質(zhì)時發(fā)生折射，如圖 (a)，其折射角大于入射角，即 n1＞ n2時， θr＞ θi。 n n θ r、 θ i之間的數(shù)學關系為 n1sinθi=n2sinθr θi0=arcsin(n2/n1) sinθi0=n2/n1 sinθ r＝ sin90186。＝ 1 當 θ r=90186。時 ， θ i＜ 90186。， 出射光線沿界面?zhèn)鞑ト鐖D （ b） ， 稱為臨界狀態(tài) 。 這時有 式中： θi0——臨界角 n1 n2 θ r θ i (a)光的折射示意圖 n1 n2 θr θ i (b)臨界狀態(tài)示意圖 n1 n2 θr θ i (c)光全反射示意圖 當 θ i＞ θ i0并繼續(xù)增大時， θ r＞ 90186。，便發(fā)生全反射現(xiàn)象，如圖 (c) ，其出射光不再折射而全部反射回來。 光在 光纖中 的全反射 光的全反射實驗 光導纖維的主要參數(shù) ? 1. 數(shù)值孔徑 （ NA） ? 2. 光纖 類型 ? 3. 傳播損耗 θ j θi θ k θ r A B C D E F G K O O n0 n2 n1 n0sinθi=n1sinθj； n1sinθ k=n2sinθ r ， 又 θ j=90186。－ θ k KKki nnnnnn ???? 2010101 s i n1c os)90s i n(s i n ??????rri nnnnnnn ??? 22221021201 s i n1s i n1s i n ???????????? n0為入射光線 AB所在空間的折射率，一般為空氣，故 n０ ≈ 1， nl為纖芯折射率， n2為包層折射率。當 n０ =1時 ri nn ?? 22221 s i ns i n ??22210s i n nni ???當 θr=90186。的臨界狀態(tài)時， θi=θi0 1. 數(shù)值孔徑（ NA） 1. 數(shù)值孔徑（ NA） 1. 反映纖芯接收光量的多少 ， 標志光纖接收性能 。 2. 數(shù)值孔徑的意義是無論光源發(fā)射功率有多大 ,只有 2θi張角之內(nèi)的光功率被光纖接受傳播 。 一般希望光纖有大的數(shù)值孔徑 ,這有利于耦合效率的提高 。 但數(shù)值孔徑大 ,光信號將產(chǎn)生大的 “ 模色散 ” ,入射光能分布在許多個模式中 ,各模式的速度不同 ,導致各個能量分量到達光纖
教學課件相關推薦
鄂ICP備17016276號-1