光纖傳感器ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-13 16:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 、 加速度 、 位移 振動 、 壓力 、 位移 氣體濃度 液位 MM MM MM SM MM MM MM b b b b b b b 光纖傳感器偏振調(diào)制 法拉第效應(yīng) 泡克爾斯效應(yīng) 雙折射變化 光彈效應(yīng) 電流 、 磁場 電場 、 電壓 溫度 振動 、 壓力 、 加速度 、 位移 SM MM SM MM b,a b b b 光纖傳感器頻率調(diào)制 多普勒效應(yīng) 受激喇曼散射 光致發(fā)光 速度 、 流速 、 振動 、 加速度 氣體濃度 溫度 MM MM MM C b b 注： MM——多模光纖； SM——單模光纖； PM——偏振保持光纖 (a) 功能型（全光纖型）光纖傳感器 光纖在其中不僅是導(dǎo)光媒質(zhì)，而且也是敏感元件，光在光纖內(nèi)受被測量調(diào)制。 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)緊湊、靈敏度高。 缺點(diǎn)： 須用特殊光纖，成本高， 典型例子 ：光纖陀螺、光纖水聽器等。 信號處理 光受信器 光纖敏感元件 光發(fā)送器 (b) 非功能型（或稱傳光型）光纖傳感器 光纖在其中僅起導(dǎo)光作用 ， 光照在光纖型敏感元件上受被測量調(diào)制 。 優(yōu)點(diǎn)： 無需特殊光纖及特殊技術(shù) ， 容易實(shí)現(xiàn) ， 成本低 。 缺點(diǎn)： 靈敏度較低 。 實(shí)用化的大都是非功能型的光纖傳感器 。 信號處理 光受信器 敏感元件 光發(fā)送器 光纖 (c) 拾光型光纖傳感器 用光纖作為探頭 ， 接收由被測對象輻射的光或被其反射 、 散射的光 。 典型例子： 光纖激光多普勒速度計(jì) 輻射式光纖溫度傳感器 信號 處理 光受 信器 光發(fā)送器 光纖 耦合器 被測對象 (2) 根據(jù)光受被測對象的調(diào)制形式 (a) 強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器 (b) 偏振調(diào)制光纖傳感器 (c) 頻率調(diào)制光纖傳感器 (d) 相位調(diào)制傳感器 (a)強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器 利用被測對象的變化引起敏感元件參數(shù)的變化 ， 而導(dǎo)致光強(qiáng)度變化來實(shí)現(xiàn)敏感測量的傳感器 。 應(yīng)用： 壓力 、 振動 、 位移 、 氣體 優(yōu)點(diǎn) : 結(jié)構(gòu)簡單 、 容易實(shí)現(xiàn) 、 成本低 。 缺點(diǎn) : 易受光源波動和連接器損耗變化等的影響 （ b）偏振調(diào)制光纖傳感器 ? 利用光的偏振態(tài)的變化來傳遞被測對象信息 ? 應(yīng)用： 電流 、 磁場傳感器：法拉第效應(yīng)； 電場 、 電壓傳感器：泡爾效應(yīng)； 壓力 、 振動或聲傳感器：光彈效應(yīng)； 溫度 、 壓力 、 振動傳感器：雙折射性 ? 優(yōu)點(diǎn)： 可避免光源強(qiáng)度變化的影響 ， 靈敏度高 。 （ c）頻率調(diào)制光纖傳感器 ? 被測對象引起的光頻率的變化來進(jìn)行監(jiān)測 ? 利用運(yùn)動物體反射光和散射光的多普勒效應(yīng)的光纖速度 、 流速 、 振動 、 壓力 、 加速度傳感器； 利用物質(zhì)受強(qiáng)光照射時的喇曼散射構(gòu)成的測量氣體濃度或監(jiān)測大氣污染的氣體傳感器； 利用光致發(fā)光的溫度傳感器等 。 （ d）相位調(diào)制傳感器 被測對象導(dǎo)致光的相位變化 ， 然后用干涉儀來檢測這種相位變化而得到被測對象的信息 。 利用光彈效應(yīng)的聲 、 壓力或振動傳感器； 利用磁致伸縮效應(yīng)的電流 、 磁場傳感器； 利用電致伸縮的電場 、 電壓傳感器 利用 Sagnac效應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角速度傳感器 （ 光纖陀螺 ） 優(yōu)點(diǎn)： 靈敏度很高 ， 缺點(diǎn)： 特殊光纖及高精度檢測系統(tǒng) ， 成本高 。 光纖傳感器的應(yīng)用 強(qiáng)度調(diào)制型： 基于彈性元件受壓變形 ， 將壓力信號轉(zhuǎn)換成位移信號來檢測 ， 故常用于位移的光纖檢測技術(shù)； 相位調(diào)制型： 利用光纖本身作為敏感元件； 偏振調(diào)制型： 主要是利用晶體的光彈性效應(yīng) 。 光纖壓力傳感器 （ 一 ） 溫度的檢測 光纖溫度傳感器有功能型和傳光型兩種 。 遮光式光纖溫度計(jì) 下圖為一種簡單的利用水銀柱升降溫度的光纖溫度開關(guān)。可用于對設(shè)定溫度的控制，溫度設(shè)定值靈活可變 1 2 3 4 水銀柱式光纖溫度開關(guān) 1 浸液 2 自聚焦透鏡 3 光纖 4 水銀 下圖為利用雙金屬熱變形的遮光式光纖溫度計(jì) 。 當(dāng)溫度升高時 ， 雙金屬片的變
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