《传感器技术及实训 教学课件 ppt 作者 陈东群 第5章3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感器技术及实训 教学课件 ppt 作者 陈东群 第5章3（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019/5/25,1,5.4 光纤传感器,光的全反射实验,2019/5/25,2,各种装饰性光导纤维,2019/5/25,3,发光二极管产生多种颜色的光线，通过光导纤维传导到东方明珠球体的表面。在计算机控制下，可产生动态图案。,上海东方明珠,2019/5/25,4,光纤传感器外形,2019/5/25,5,1.光纤的结构,2019/5/25,6,光缆的外形及光纤的拉制,2019/5/25,7,2.传光原理光的反射、折射,当一束光线以一定的入射角1从介质1射到介质2的分界面上时，一部分能量反射回原介质；另一部分能量则透过分界面，在另一介质内继续传播。,2019/5/25,8,光的全反射,当减小入
2、射角时，进入介质2的折射光与分界面的夹角将相应减小，将导致折射波只能在介质分界面上传播。对这个极限值时的入射角，定义为临界角c。当入射角小于c时，入射光线将发生全反射。,2019/5/25,9,光在光纤中的全反射,2019/5/25,10,3.光纤的类型,阶跃型：光纤纤芯的折射率分布各点均匀一致，称为多模光纤。,2019/5/25,11,梯度型：梯度型光纤的的折射率呈聚焦型，即在轴线上折射率最大，离开轴线则逐步降低，至纤芯区的边沿时，降低到与包层区一样。,2019/5/25,12,单模型光纤,单模型光纤的纤芯直径较小（数微米）接近于被传输光波的波长，光以电磁场“模”的原理在纤芯中传导，能量损失
3、很小，适宜于远距离传输。,2019/5/25,13,5.4.2光纤传感器 与光纤耦合的电光与光电转换器件,实现电光转换的元件通常是发光二极管或激光二极管。,2019/5/25,14,激光二极管的外形,激光二极管芯片,2019/5/25,15,激光二极管的与发光二极管的 带宽及效率的比较,单模光纤必须采用能发射单一光谱的激光二极管，它在传导过程中的发散损耗较小，稳定性较高。,2019/5/25,16,光纤的损耗,光纤在传输信号的过程中损耗应尽量小且稳定。在某些波长上，光纤的损耗非常小。可选择适当波长的电光转换元件与之匹配。,2019/5/25,17,专用的光纤连接头及光纤插座,光纤与电光转换元件
4、耦合时，两者的轴心必须严格对准并固定，可使用专用的连接头及光纤插座来完成。,2019/5/25,18,光纤传感器,1. 结构原理 光纤传感器是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。由光发送器、敏感元件（光纤或非光纤的）、光接收器、信号处理系统以及光纤构成。 由光发送器发出的光经光源光纤引导至敏感元件。这时，光的某一性质受到被测量的调制，已调光经接收光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，最后经信号处理得到所期待的被测量，如图5-27所示。,2019/5/25,19,2. 光纤传感器的分类,1）功能型（全光纤型或传感型）光纤传感器：利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤（或特殊光纤）作
5、传感元件，将“传”和“感”合为一体的传感器。 2）非功能型（或称传光型）光纤传感器：光纤仅起导光作用，只“传”不“感”，对外界信息的“感觉”功能依靠其他物理性质的功能元件完成。 3）拾光型光纤传感器： 用光纤作为探头，接收由被测对象辐射的光或被其反射、散射的光。,2019/5/25,20,光纤液位传感器,2019/5/25,21,基于全内反射原理研制的液位传感器。它由LED光源，光电二极管，多模光纤等组成。 它的结构特点是，在光纤测头端有一个圆锥体反射器。当测头置于空气中，没有接触液面时，光线在圆锥体内发生全内反射而返回到光电二极管。当测头接触液面时，由于液体折射率与空气不同，全内反射被破坏，
6、将有部分光线透入液体内，使返回到光电二极管的光强变弱；返回光强是液体折射率的线性函数。返回光强发生突变时，表明测头已接触到液位。,2019/5/25,22,保护管内为高温光纤,低温光纤,光纤温度传感器,2019/5/25,23,光纤式光电开关,反射型,遮断型,反射镜反射型,光纤式光电开关应用,标志孔,电路板标志检测,当光纤发出的光穿过标志孔时，若无反射，说明电路板方向放置正确。,光纤 耦合器,传输光纤,出射光纤,2019/5/25,25,光纤式光电开关应用,遮断型光纤光电开关,出射光纤,接收光纤,2019/5/25,26,光纤式光电开关应用,采用遮断型光纤光电开关对IC 芯片引脚进行检测,2019/5/25,27,光纤的其他应用,军用光纤陀螺： 将激光射入绕成线圈的光纤，当线圈的底座随运动物体旋转时，可以测得出射光的相位发生变化，它的灵敏度比机械陀螺高，无机械磨擦力。,光纤内窥镜,2019/5/25,28,作业 P105：7、8、9,
