【正文】 ?光全反射時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)全反射，光在纖芯內(nèi)全反射（無損耗）傳輸。（。它表明無論光源發(fā)射功率多大，只有 2 內(nèi)的光才能被光纖接受，全反射傳輸。橫向波在纖芯和包層界面上產(chǎn)生全反射。形成駐波的光線組成為模。一定材質(zhì)一定尺寸的光纖只能傳輸特定模數(shù)的光波。 ???? /2 r N A?（梯度型）（階躍型）光纖傳輸模的總數(shù)為4222???? NN芯徑大，折射率差大（ NA大）， N大，多模。m,折射率差小到 %。 按折射率分布：階躍型光纖和梯度型光纖 二、光纖傳感器 功能型（傳感型）和非功能型（傳光型）。 （單模光纖只能傳輸某一角度和波長的單色光） 光纖的傳輸特性受被測物理量作用而發(fā)生變化。光強(qiáng)調(diào)制型、相位調(diào)制型、偏振態(tài)調(diào)制型和波長調(diào)制型。 非功能型光纖（光通訊） 光纖只作為光的傳輸回路。非功能型光纖傳感器采用 NA較大和芯徑較大的階躍型多模光纖。 光纖傳感器 應(yīng)用 光強(qiáng)調(diào)制 相位調(diào)制 MachZehnder干涉原理圖 偏振調(diào)制 光纖電流傳感器 三 、 光纖傳感器 應(yīng)用 光纖加速度傳感器 激光束通過分光板后分為兩束光 , 透射光作為參考光束 , 反射光作為測量光束 。 相位改變的激光束由單模光纖射出后與參考光束會(huì)合產(chǎn)生干涉效應(yīng) 。 由于光纖長度的變化，引起光束光程差的變化 )4(4222222211111dSadELmnmaSELnLnLnLnL??????????????????????相位變化為兩束光經(jīng)干涉儀產(chǎn)生相干條紋，相干條紋移過的數(shù)目與相位差成正比。 由于光纖感受溫度變化時(shí)，光纖的折射率發(fā)生變化，而且因光的熱脹冷縮使長度變化?？蓽y溫度和壓力。此時(shí)，除反射光外，一部分光透射進(jìn)入包層。輸出光強(qiáng)度減小。 a為刻線寬度 , b為縫隙寬度 , a+b=W稱為光柵的柵距（也稱光柵常數(shù)）。 目前常用的光柵每毫米刻成 2 50、 100、 250條線條。 1．長光柵 刻劃在玻璃尺上的光柵稱為長光柵，也稱為光柵尺，用于測量長度或直線位移。黑白光柵是指只對(duì)入射光波的振幅或光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)制的光柵，所以叫振幅光柵。 根據(jù)光線的走向，長光柵還分為透射光柵和反射光柵。 若按光線的走向，圓光柵只有透射光柵 。在與光柵線紋大致垂直的方向上 , 產(chǎn)生出亮暗相間的條紋 , 這些條紋稱為 “ 莫爾條紋 ” 。 例如 θ=176。 = 2π/360 = W= BH=。 莫爾條紋由光柵的大量刻線形成 , 對(duì)線紋的刻劃誤差有平均抵消作用 , 幾條刻線的柵距誤差或斷裂對(duì)莫爾條紋的位置和形狀影響甚微 。 例 W=, 接收元件尺寸 10 10mm2,在10mm范圍內(nèi)有 500條刻線參與工作 ， 某幾條刻線誤差對(duì)莫爾條紋位置和形狀基本無影響 。由于 θ 角根小，條紋近似與柵線的方向垂直，故稱為 橫向莫爾條紋 。兩光柵相對(duì)移動(dòng)一個(gè)柵距，視場上的亮度明暗變化一次。 兩塊切向相同，柵距角相同的切線光柵線面相對(duì)同心重合時(shí)，形成環(huán)形莫爾條紋。 光柵位移與光強(qiáng)及輸出的電壓的關(guān)系 設(shè)計(jì)數(shù)器記得脈沖數(shù)為 N， 位移 x=N W 光柵測量位移屬于增量式測量 。 可動(dòng)光柵片向前或向后移動(dòng)時(shí) , 莫爾條紋都是作明暗交替的變化 , 從而無法判別光柵移動(dòng)的方向 。 當(dāng)光柵沿 A方向移動(dòng)時(shí) ,莫爾條紋向 B向移動(dòng) 。 。 而 U1ˊ經(jīng)反相并微分后產(chǎn)生的脈沖 （ 如圖中虛線所示 ） 則與 U2ˊ的 “ 0”電平相遇 , 與門 Y2被阻塞 , 無脈沖輸出 。 U1 超前 U2 90176。 U1ˊ的微分脈沖發(fā)生在 U2ˊ為 “ 0”電平時(shí) , 與門 Y1無脈沖輸出 。則說明 U2ˊ的電平狀態(tài)作為與門的控制信號(hào) , 來控制在不同的移動(dòng)方向時(shí) , U1ˊ所產(chǎn)生的脈沖輸出路線 。 U2ˊ 為控制信號(hào) 。 細(xì)分技術(shù) 目的： 提高分辨力（測量比柵距更小的位移量）。由于細(xì)分后計(jì)數(shù)脈沖頻率提高了 n倍 , 因此也稱之為 n倍頻。 四倍頻細(xì)分 在相差 B/4位置上安放兩個(gè)光電元件 ， 得到兩個(gè)相差π/2電壓信號(hào) （ S和 C） ， 將這兩個(gè)信號(hào)整形 、 反相得到四個(gè)依次相差 π/2的電壓信號(hào) 。 （ S） ， 90176。 （ S） 270176。 在光柵作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過微分電路，在正向運(yùn)動(dòng)時(shí)，得到四個(gè)微分脈沖（加計(jì)數(shù)脈沖）；反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，得到四個(gè)微分脈沖（減計(jì)數(shù)脈沖）。 1電壓相位超前 2電壓相位 90176。 Q+=ds/dt C+dc/dt S+ds /dt C +dc/dt S S與 C信號(hào)經(jīng)過整形電路、微分電路、反相器、與門及或門實(shí)現(xiàn)加減計(jì)數(shù)脈沖輸出。以這四個(gè)交流信號(hào)為原函數(shù)（，兩兩原函數(shù)間各接 12個(gè)電位器，構(gòu)成電位器橋，把 θ=0— 360度 （ x=0— W）分成四個(gè)象限。 可以推出 u i=Um sin(θ－ i/48 2π) X從 0到 W變化， θ 從 0到 1/48 2π， 2/48 2π， 47/48 2π， 2 π變化， 48個(gè)電位器中間抽頭輸出48個(gè)新函數(shù)， 48次過零，過零信號(hào)經(jīng)鑒零器、整形等處理，輸出 48個(gè)脈沖，達(dá)到細(xì)分。 （ 2）電路實(shí)現(xiàn) 可以證明，當(dāng)① u i =U msin (θ－ i/48 2π) ② R’I /R’’I = tg i/48 2π 時(shí)，保證 u i =0。 按其結(jié)構(gòu)形式有直線式編碼器和旋轉(zhuǎn)式編碼器。 光學(xué)編碼器是一種絕對(duì)式編碼器，不需要基準(zhǔn)數(shù)據(jù)及計(jì)數(shù)系統(tǒng) , 它在任意位置都可給出與位置相對(duì)應(yīng)的固定數(shù)字碼輸出。 碼盤由光學(xué)玻璃制成 , 其上刻有許多同心碼道 , 每位碼道上都有按一定規(guī)律排列的透光和不透光部分 , 即亮區(qū)和暗區(qū) 。 當(dāng)光源將光投射在碼盤上時(shí) , 轉(zhuǎn)動(dòng)碼盤 , 通過亮區(qū)的光線經(jīng)狹縫后 , 由光敏元件所接收 。 當(dāng)碼盤旋至不同位置時(shí) , 光敏元件輸出信號(hào)的組合 , 反映出按一定規(guī)律編碼的數(shù)字量 , 代表了碼盤軸的角位