塑料光纖傳感器ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-03 22:02 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? ① 聚合物光纖芯徑大 ， 一般可達(dá) ～ mm；數(shù) 值孔徑大 ， NA為 ～ ；與光源和接收器件 的耦合效率高；端面處理簡(jiǎn)易 、 連接簡(jiǎn)便 ， 可以使 用廉價(jià)的注塑連接器 ， 系統(tǒng)成本低 。 ? ②聚合物材料的多樣性，容易修飾和摻雜有機(jī)材料。 （選材廣泛） ? ③與許多聚合物材料包括生物生物材料兼容，用于活體傳 感安全性好。 ? ④材料的溫度和力學(xué)敏感性高，抗斷裂強(qiáng)度高和柔韌性 好，可應(yīng)用于彎曲場(chǎng)合或粗糙環(huán)境。 塑料光纖傳感器包括溫度傳感器，壓力、位移傳感器，氣體、液體濃度傳感器，生物傳感器等，其中的許多傳感器在環(huán)境污染監(jiān)測(cè)中有著良好的應(yīng)用前景。 目前國(guó)外一些大的傳感器生產(chǎn)企業(yè)如基恩斯 、 邦納 、OMRON、 SUNX等公司和中國(guó)臺(tái)灣 RIKO、 WDOE公司都推出了塑料光纖傳感器 ， 使用各種塑料光纖來(lái)達(dá)到他們的目的 。 例如邦納公司使用的塑料光纖是經(jīng)過(guò) Teflon封裝的塑料光纖 ， 可用于高溫 、 腐蝕性等惡劣的工業(yè)環(huán)境 ， 如半導(dǎo)體晶片加工 、 食品加工和商業(yè)洗滌等 。 高溫型可在環(huán)境溫度為 30℃ ~125℃ 范圍內(nèi)使用 。 2 塑料光纖傳感器及其應(yīng)用 （ 1）輻射探測(cè) 最近日本帝人化成有限公司宣布成功發(fā)明了一種塑料光纖，當(dāng)這種塑料光纖暴露在放射環(huán)境下會(huì)發(fā)出藍(lán)光，未來(lái)將帶來(lái)成本更低的輻射探測(cè)器。也可用于醫(yī)用裝置。 （ 2）生物醫(yī)學(xué)和化學(xué)傳感 塑料光纖用于生物醫(yī)學(xué)和化學(xué)傳感有兩大優(yōu)越性。一是它與被測(cè)媒質(zhì)有良好的相容性，二是光纖材料有廣泛選擇性，即容易找到適合的折射率和具有特定功能的塑料光纖材料。 用于生物醫(yī)學(xué)和化學(xué)傳感的主要效應(yīng)有： 消逝場(chǎng)效應(yīng)，吸收效應(yīng)和色度效應(yīng)。 ① 利用消逝場(chǎng)效應(yīng)構(gòu)成用于測(cè)定水處理液污染程度的光纖 傳感器。 ② 利用吸收效應(yīng)構(gòu)成探測(cè)表面活性劑溶液中的臨界生物膠 團(tuán)濃度的傳感器。 ③ 利用色度效應(yīng)構(gòu)成檢查食道癌的傳感器。 （ 3）工程結(jié)構(gòu)安全與材料斷裂監(jiān)測(cè) ① 工程結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè) 塑料光纖傳感器可用于工程結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)、復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特性（如強(qiáng)度和硬度）變化監(jiān)測(cè)等，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，多為強(qiáng)度調(diào)制型，也可以通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的共振頻率、模式、阻抗等來(lái)獲得結(jié)構(gòu)的退化或損壞信息。 ② 材料斷裂分析與測(cè)試 塑料光纖用于土木結(jié)構(gòu)損壞和斷裂監(jiān)測(cè)時(shí)，其拉伸和抗堿方面優(yōu)于石英光纖，有較好的動(dòng)態(tài)范圍和化學(xué)穩(wěn)定性。 ③ 沖擊損傷檢測(cè) 塑料光纖傳感器可用于檢測(cè)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的沖擊損傷。測(cè)量在不同沖擊能量下，碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂懸臂梁的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 （ 4）環(huán)境監(jiān)測(cè) 在工農(nóng)業(yè)、生物和醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，環(huán)境因素諸如濕度、露點(diǎn)、 PH值、特種氣體（氧氣、二氧化碳、一氧化碳、煤氣、甲烷等）的精確監(jiān)測(cè)、控制非常重要，塑料光纖傳感器在這些方面很有用途。 ① 濕度傳感器 塑料光纖濕度傳感器工作原理：利用材料吸收水分后光學(xué)性能的變化來(lái)測(cè)量濕度，包括光譜的變化、折射率的變化等。 ㈠ 利用光譜的變化。 ㈡ 利用折射率的變化。 ② 露點(diǎn)傳感器 露點(diǎn)傳感器在氣象監(jiān)測(cè)、農(nóng)作物濕度檢驗(yàn)、食物水分子以及水分子的評(píng)估等領(lǐng)域均有應(yīng)用。 ③ 氧傳感器 塑料光纖傳感器可用于連續(xù)監(jiān)測(cè)氧氣和溶解氧。其原理是基于材料的激發(fā)態(tài)磷光壽命和氧含量的關(guān)系，再利用光纖中的漸逝場(chǎng)效應(yīng)，即可由光纖輸出光強(qiáng)的變化監(jiān)測(cè)氧的含量。 塑料光纖的應(yīng)用展望 ? 塑料光纖作為短距離通信網(wǎng)絡(luò)的理想傳輸介質(zhì)，在未來(lái)的家庭智能化、辦公自動(dòng)化、工控網(wǎng)絡(luò)化、車載機(jī)載通信網(wǎng)、軍事通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸中具有重要的地位。 ? 通過(guò)塑料光纖 ， 我們可實(shí)現(xiàn)智能家電 （ 家用 PC、 HDTV、電話 、 數(shù)字成象設(shè)備 、 家庭安全設(shè)備 、 空調(diào) 、 冰箱 、 音響系統(tǒng) 、 廚用電器等 ） 的聯(lián)網(wǎng) ， 達(dá)到家庭自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制管理 ， 提高生活質(zhì)量；通過(guò)塑料光纖 ， 我們可實(shí)現(xiàn)辦公設(shè)備的聯(lián)網(wǎng) ， 如計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)并行處理 ， 辦 公設(shè)備間數(shù)據(jù)的高速傳輸可大大提高工作效率 ， 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程辦公等 。 ? 在低速局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)速率小于100M b p s 時(shí) ，100米范圍內(nèi)的傳輸用 SI型塑料光纖即可實(shí)現(xiàn)；150Mbps， 50米范圍內(nèi)的傳輸可用小數(shù)值孔徑塑料光纖實(shí)現(xiàn) 。 POF實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng) 塑料光纖的家庭應(yīng)用 ? 塑料光纖在制造工業(yè)中可得到廣泛的應(yīng)用
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