型傳感器第四章ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-01-14 13:11本頁(yè)面
【正文】 強(qiáng) a； ?為耦合系數(shù)； ?s為外界信號(hào) S(t)引起的相位移 。 可見 ， 馬赫 澤德干涉儀將信號(hào) S(t)引起的相位移變換為光強(qiáng)的變化 。 經(jīng)過適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理系統(tǒng)能將信號(hào) S(t)從光強(qiáng)中解調(diào)檢測(cè)出來 。 邁克爾遜干涉儀 光束被 3dB耦合器分成兩路入射到光纖，光從末端反射回來并經(jīng)耦合器輸出到探測(cè)器。 如果外界信號(hào) S(t)作用于信號(hào)臂，則在兩臂之間產(chǎn)生光程差，并通過測(cè)量干涉光強(qiáng)的大小知道光程差大小，從而確定S(t)。 邁克爾遜干涉儀兩臂的光程彼此獨(dú)立，因而可分別對(duì)兩臂的光采用相位和偏振態(tài)的補(bǔ)償方法。 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 應(yīng)變 ?長(zhǎng)度為 l 的 彈性材料，受外力作用引起幾何形變 ?l ，定義材料應(yīng)變 ? = ?l / l 。 ?材料沿受力方向發(fā)生的應(yīng)變稱作縱向應(yīng)變，可用 ?x表示。 ?垂直于受力方向發(fā)生的應(yīng)變稱作橫向應(yīng)變，可用 ?y表示，并且 ?y = ??x 。 ?光纖受外力作用產(chǎn)生的應(yīng)變分縱向應(yīng)變 ?3與橫向應(yīng)變 ??2 。 ?對(duì)于各向同性光纖材料， ?1 = ?2 。 ?折射率變化 (光彈效應(yīng) ) ??引起的相位延遲，與光纖的橫向應(yīng)變 ? ? ?3有關(guān)。 ?應(yīng)變 ?光纖的應(yīng)變 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 當(dāng)光接收元件與光源之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，光敏器件所接收到的光頻率 fs與光源本身的光頻率 f不相同，這種現(xiàn)象成作光的“多普勒效應(yīng)”。 設(shè)光敏器件相對(duì)于光源的運(yùn)動(dòng)速度為 v，則光敏器件所接收到的光頻率 fs可以簡(jiǎn)單地表示為： fs = f /(1v/c) ? (1+v/c)f 式中： c為光速。 光的多普勒頻移 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 偏振分光棱鏡 ?把入射光線的光矢量分解為平行于入射面的分量（ P分量）和垂直于入射面的分量（ S分量）兩個(gè)部分。 ?一般情況下，經(jīng)光學(xué)界面折射和反射的光線中，既包含 S分量又包含 P分量。所包含的兩個(gè)分量的光強(qiáng)比例可以由菲涅耳公式推導(dǎo)。 ?按照菲涅耳公式推導(dǎo)，存在這樣一個(gè)十分獨(dú)特的入射角 ?B，當(dāng)光線沿著這個(gè)角度入射時(shí)，入射光線將被分解為兩個(gè)純粹的偏振光，這個(gè)角度稱作布儒斯特（ Brewster）角。并且： ) ?線偏振光入射至偏振分光棱鏡，如果入射光的光矢量與紙面平行，則只有透射光而無反射光； ?如果入射光的光矢量與紙面垂直，則只有反射光而無透射光。 ?如果入射光的光矢量既不平行也不垂直于紙面，則反射與透射光都有，各自的光強(qiáng)大小 AAA取決于入射光的光矢量在垂直和平行于紙面方向的分量。 ?B = tg1 (n 2 / n 1 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 石 英 晶 體 波長(zhǎng)為 λ 的光線經(jīng)過石英晶體時(shí) ， 光矢量受到旋轉(zhuǎn) ， 如圖 4— 12所示 。 按照菲涅耳的解釋 ， 進(jìn)入石英晶體的線偏振光可以分解為左旋園偏振光和右旋園偏振光 。 設(shè)左 、 右旋園偏振光在石英晶體中的折射率分別為 nL、 nR， 則線偏振光穿過石英晶體后其光矢量的旋轉(zhuǎn)角 α為： 式中的 d為光線穿過石英晶體的幾何長(zhǎng)度 。 光矢量的旋轉(zhuǎn)角 α與溫度有關(guān) ， 就其原因 ， 只能是石英晶體的折射率 nL、 nR受溫度的調(diào)制 。 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 1 / 4 波片 光線經(jīng) 1/4波片后產(chǎn)生的光程差為： 式中， m為整數(shù)。 光線兩次通過 1/4波片的話，光矢量將被以 1/4波片的快軸為對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度， 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors ?在石英管內(nèi)壁用化學(xué)辦法沉積纖芯 ， 形成折射率內(nèi)高 (石英包層 )， 外低的結(jié)構(gòu) 。 ?氧氣及原料氣體 SiCl4由原料氣道送入石英管內(nèi) ， 氧化反應(yīng)生成的 SiO2纖芯： SiCl4+O2→SiO 2+2Cl2 ?用氫氧燈來回加熱到 1300～ 1600℃ ， 使管內(nèi)氣體發(fā)生氧化反應(yīng) 。 同時(shí) ， 石英管勻速轉(zhuǎn)動(dòng) （ 約 50r/min） ， 以保證加熱溫度均勻 ， 防止玻璃管變形 。 ?沉積完畢后再氫氫燈光焰溫度提高到1800～ 2022℃ ， 將玻璃管燒成透明的實(shí)心棒 。 ?? 10mm、 長(zhǎng) 500～ 1000mm預(yù)制棒 ， 可拉制標(biāo)準(zhǔn)光纖 (? 125μm)5～ 8km。 有的大預(yù)制棒可拉絲 50～ 60km的光纖 。 ?預(yù)制棒的制作：管內(nèi)沉積法 (MCVD法 ) ?高折射率實(shí)心玻璃棒作支撐體 ， 在玻璃棒沉積低折射率的材料 。 ?原料氣體流經(jīng)氫氧燈 ， 反應(yīng)生成氧化物粉末噴濺于芯棒表面： SiCl4+2H2O→SiO 2+4HCl ?預(yù)制棒最大可連續(xù)拉絲 200km以上 ， 一般可拉 10～ 20km (?125μm)。 ?預(yù)制棒的制作：外附法 (OCVD)) 光纖的拉制 ?光纖拉制 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 第四章習(xí)題與思考 什么是強(qiáng)度調(diào)制？有哪幾大類？能測(cè)哪些參數(shù) 什么是偏振態(tài)調(diào)制法？ 解釋名詞：法拉第效應(yīng)、 克爾電光效應(yīng)、 光壓效應(yīng)、 應(yīng)力 應(yīng)變 效應(yīng)、溫度應(yīng)變效應(yīng)、光的 多普勒 效應(yīng) 什么是光纖傳感技術(shù)？它有哪些 調(diào)制技術(shù) ？ 反射式光纖位移傳感器的構(gòu)成有哪些？利用了什么原理測(cè)量？ 簡(jiǎn)述光纖結(jié)構(gòu)。 按傳感原理，光纖傳感器有哪兩大類？各是什么？有什么特點(diǎn)？ 偏振式光纖溫度傳感器的組成有哪些？敏感元件是什么？
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