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傳感技術(shù)第四章ppt課件-wenkub.com

2025-05-03 00:42 本頁面
   

【正文】 馬赫-澤德光纖溫度傳感器 干涉儀包括激光器、擴束器、分束器、兩個顯微物鏡、兩根單模光纖、光探測器等。另一路經(jīng)探測器 2轉(zhuǎn)換成電信號送入主體儀器,由于采用透鏡聚焦把光束引入光纖,使輸入光束在整個數(shù)值孔徑范圍內(nèi)產(chǎn)生激勵。 ?當溫度 T2時,液體的折射率 nl值隨溫度的升高而變化,與輸入及輸出光纖有相同的 NA值。溫敏元件兩端與普通多模輸入光纖 3及輸出光纖 4串接,內(nèi)芯折射率為 n1,包層折射率為 n2。利用光纖自身物理參數(shù)隨溫度變化而變化,從而使傳輸光的參數(shù)受到調(diào)制的特性,可以實現(xiàn)強度調(diào)制光纖溫度傳感器、相位調(diào)制光纖溫度傳感器。利用光纖自身物理參數(shù)隨溫度變化而變化,從而使傳輸光的參數(shù)受到調(diào)制的特性,可以實現(xiàn)強度調(diào)制光纖溫度傳感器、相位調(diào)制光纖溫度傳感器。熒光經(jīng)過透鏡 8聚焦進入探測器 9轉(zhuǎn)換成電信號。當溫度變化時,熒光衰變時間發(fā)生變化,從而改變了光源調(diào)制頻率,若測出頻率即可測出溫度。 半導(dǎo)體光纖溫度傳感器(傳光型) 熒光材料原子受到某一合適波長光的輻射而被激發(fā)時,發(fā)出輻射熒光。 半導(dǎo)體光纖溫度傳感器(傳光型) 光探頭是由半導(dǎo)體材料 GaAs 制作,其厚度約 100μm ,兩邊拋光,鍍增透膜,探頭與光纖芯的連接如下圖所示。因此,通過測量光探測器的輸出電壓即可達到測溫的目的。當溫度升高時,透過率曲線向長波長方向移動,但曲線的形狀不變。 傳感型靈敏度高,但對溫度以外的機械量變化(如壓力,振動等)也很敏感,抗干擾能力差,穩(wěn)定性差。 熱電堆 光纖溫度傳感器分為傳光型(或稱傳輸型,非功能型)和傳感型(或稱敏感型,功能型)兩類。 熱電堆 從上述分析可以看出,懸梁結(jié)構(gòu)和封閉膜結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點,將這兩種結(jié)構(gòu)相結(jié)合,就可以集中這兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點,這就是斜拉懸梁支撐膜結(jié)構(gòu)。熱結(jié)位于紅外吸收區(qū)附近 ,當吸收紅外輻射之后 ,此處即成為高溫區(qū)域;冷結(jié)區(qū)位于硅襯底上 ,經(jīng)導(dǎo)熱性良好的單晶硅將熱迅速散發(fā) ,形成低溫區(qū)域。為建立熱結(jié)區(qū)與冷結(jié)區(qū)的有效熱傳導(dǎo),需要構(gòu)建一定的隔熱結(jié)構(gòu),現(xiàn)在主要通過薄膜來實現(xiàn)。熱電堆相當于若干薄膜熱電偶串接,結(jié)電壓相加,提高測溫的響應(yīng)度。 薄膜熱電偶 其動態(tài)響應(yīng)時間為 50μs,線性度好,可在1200℃ 下長期工作,可快速檢測鍛模具外壁面、燃氣動力機壁面的瞬變溫度,此外還可廣泛應(yīng)用于高空大氣環(huán)境的測量以及沸騰換熱表面瞬態(tài)溫度的快速檢測等。替代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型溫度傳感器,適合于物體表面,快速和小間隙溫度檢測。 (2)熱探測器的性能與器件尺才、形狀,以及工藝細節(jié)等很有關(guān)系,因此,工藝要求較高,產(chǎn)品規(guī)格常不容易穩(wěn)定。 紅外探測器 熱探測器與光子探測器相比,熱探測器有下列優(yōu)點: (1)熱探測器對各種波長都有響應(yīng),光子電探測器是一種對波長有選擇的探測器,僅對具有足夠能量的光子有響應(yīng),即存在一個波長限。 紅外探測器 (d)光電磁效應(yīng) 在外加電場和磁場同時作用下,半導(dǎo)體的上表面吸收光子后,在上表面產(chǎn)生的電子空穴對,要向體內(nèi)擴散。兩端就產(chǎn)生電壓。它們在結(jié)區(qū)域以外時,靠擴散進入結(jié)區(qū)域。 紅外探測器 (b)光電導(dǎo) 吸收能量足夠大的光子后,半導(dǎo)體中有些電子和空穴能從原來不導(dǎo)電的束縛狀態(tài)轉(zhuǎn)變到能導(dǎo)電的自由狀態(tài),從而使半導(dǎo)體的電導(dǎo)增加。常用的光子效應(yīng)有下列四種。由此,就能測量出紅外輻射功率。 (c)氣體壓強的變化 當吸收紅外輻射溫度升高時,氣體在體積一定的條件下,壓強增加。若干個熱電偶串聯(lián)在一起,就成為熱電堆。 紅外探測器 (a)溫差電現(xiàn)象 把兩種不同的金屬絲或者半導(dǎo)體細線連接成一個封閉環(huán)。然后由于溫度升高,伴隨著發(fā)生某種物理性質(zhì)的變化。 紅外溫度傳感器 紅外溫度傳感器 紅外測溫傳感器工作原理 紅外測溫傳感器工作原理 紅外測溫傳感器主要由光學系統(tǒng)、調(diào)制器、紅外敏感器件、放大器和顯示系統(tǒng)組成。 各種工業(yè)窯爐、熱處理爐溫度測量、感應(yīng)加熱過程中的溫度測量,尤其是鋼鐵工業(yè)中的高速線材、無縫鋼管軋制,有色金屬連鑄、熱軋等過程的溫度測量等;軍事方面的應(yīng)用如各種運載工具發(fā)動機內(nèi)部溫度測量、導(dǎo)彈紅外(測溫)制導(dǎo)、夜視儀等;在一般社會生活方面如快速非接觸人體溫度測量,防火監(jiān)測等等。 它不需
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