型傳感器第四章ppt課件-展示頁
2025-01-23 13:11本頁面
【正文】 以內(nèi)。 原理 ： 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 定義 ：利用外界物理量改變光纖中 光的強度 ，通過測量 光強變化 來測量外界物理量變化。 ? 頻率 ： ?為光的角頻率，外部特征表現(xiàn)為顏色。 ? 幅值 A： 振幅 A決定了光的強度，光強度的極大值就是 A2。 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 這兩類光纖傳感器都可再分成光強、相位、偏振態(tài)和波長等幾種 調(diào)制 形式 . 小結(jié)： 光纖傳感器的基本組成： 光源、入射光纖、出射光纖、調(diào)制器、光電探測器 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 二、傳感器的 調(diào)制 技術(shù) 沿某一方向傳播的 光波 可以用平面波的波動方程表示： E = Asin(kx?t + ?) 其中 ， 空間頻率 k = 2?/?。 調(diào)制器 入射光纖 出射光纖 光敏器件 信號 特點 ：是充分利用 現(xiàn)有的傳感器 ，便于推廣應(yīng)用。 抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、本質(zhì)安全。 重量輕、體積小、可撓曲。 對被測介質(zhì)影響小，可用于航空航天的 復(fù)合材料中。 光纖傳感技術(shù) 利用光纖研制光纖傳感器始于 1977年 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 光纖傳感器的特點 綜合性價比高。 纖芯 包層 涂敷層 尼龍外層 纖芯 包層 涂敷層和外層 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors ◆ 傳光原理（一） Sin φ1 /sin φ2 =n2/n1 n2 n1 φ1 ＜ φc φ1 ＝ φc φ1＞ φc φ2 sin φc=n2/n1 全反射 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 傳光原理（二） θ0 φ1 θ1 d n2 n1 n0 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 二、光纖的種類 單模光纖 按材料性質(zhì)： 玻璃光纖 耐溫度較高 , 導(dǎo)光效率佳 塑料光纖 損耗小，體積小，廣泛應(yīng)用于短距離傳輸，醫(yī)療器械，光纖傳感，汽車，光纖照明等領(lǐng)域 按折射率分布： 階躍折射率光纖 梯度折射率光纖 按光纖的傳輸模式： 多模光纖 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 三、什么是 光纖 傳感技術(shù)？ ?是現(xiàn)代通信的產(chǎn)物，是隨著 光纖及通信技術(shù) 的發(fā)展而逐步發(fā)展起來的一門嶄新技術(shù)。 一般用純二氧化硅， 也有的摻雜是降低材料的光折射率 ，總直徑在 100～ 200?m上下。安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 光 纖 傳 感 器 第 四 章 第一節(jié) 光纖傳感原理 第二節(jié) 常見光纖傳感器 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 一、概述 一定規(guī)格的 玻璃纖維 可以作為光波導(dǎo)體而用于通信 1966年美籍華裔科學(xué)家 高焜 博士第一個 提出： 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors ◆ 光纖結(jié)構(gòu)： 主體是二氧化硅， 摻雜的作用是提高材料的光折射率 。纖芯直徑約 5～ 75?m 。 保護光纖不受外來的損害，增加光纖的機械強度。 由于光纖不僅可以作為光波的傳輸媒質(zhì)，而且 光波在光纖中的傳播時表征光波的特征參量 （ 振幅、相位、偏振態(tài) 、 波長 等）因 外界因素 （如 溫度、壓力、磁場、電場、位移 等）的作用而間接或直接地發(fā)生變化，從而可 將光纖用作傳感器元件 來探測各種待測量（物理量、化學(xué)量和生物量），這就是 光纖傳感器的基本原理。 便于復(fù)用，便于成網(wǎng)。 測量對象廣泛。 靈敏度高。 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 第一節(jié) 光纖傳感器原理 一、傳感原理及分類 傳光型 光纖傳感器：非功能型光纖傳感器 —— None Function Filter— NFF（非本征型） 原理： 利用其它敏感元件測得特征量，由光纖進行數(shù)據(jù)傳輸。 安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院 張紅 新型傳感器 New Type Sensors 原理 ：指利用外界因素改變光纖中光的特征參量，從而對外界因素進行計量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)模? 傳感型 光纖傳感器（功能型光纖傳感器 —— Function Filter— FF） （本征型） 入射光纖 信號 出射光纖 光敏器件 特點 ：傳感合一，信息的獲取和傳輸都在光纖之中。 光具有以下基本特性參量： ? 初始相位 ?：初始相位反映了光波的光程。 ? 振動方向 ：振幅 A是一個矢量，有 偏振方向。 ? 波長 ?：同樣的光波，在不同折射率的介質(zhì)中光的波長是不相等的。 ?通常入射光纖不動，出射光纖平移或轉(zhuǎn)動
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