第四章强度调制型光纤传感器ppt课件.ppt

《第四章强度调制型光纤传感器ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、强度调制型光纤传感器的分类1.光强调制方式反射式强度调制透射式强度调制光模式强度调制折射率强度调制光吸收系数强度调制等2.光纤在传感器中的作用内调型外调型（传光型或非功能型）（传感型或功能型）4.3透射式强度调制调制原理：遮光透射式调制方法光强调制特性曲线典型透射式强度调制方通常发送光纤不动，而接收光纤可以作横向位移、纵向位移或转动,实现对发射光纤与接受光纤之间偶和效率的调制，改变光电探测器所接受的光强度，从而实现对位移(或角位移)、压力、振动、温度等物理量的测量。调制原理：直接透射式直接透射式优点：

2、结构简单不足：灵敏度低、动态范围小带有遮光屏透射式在发送光纤和接收光纤之间加入一定形式的受待测量控制的可动光闸，对进入接收光纤的光束产生一定程度的遮挡，产生光强度调制，进而实现测量。组成光闸形式调制原理发射光纤、受待测量控制的可动光闸和接收光纤固体材料、液体、遮光片、光栅、码盘、待测物体本身等。带有遮光屏透射式带有遮光屏透射式a.带透镜结构b.不带透镜结构不用透镜的两光纤直接耦合系统，结构虽然简单。只是接收光纤端面只占发射光纤发出的光锥底面的一部分，使光耦合系数减小，灵敏度也降低一个数量级。利用两个周

3、期性结构的遮光屏改进传感器遮光屏是由等宽度、交替排列的透明区和非透明区的光栅组成，其中一支为固定光栅，另一支为可移动光栅。在此遮光屏的空间周期内，光的透过率，从50％(两屏完全重叠)变到零(两屏完全交叠)。光栅遮光屏透射式强度调制原理调制原理：利用两个周期性结构的遮光屏改进传感器优点：在此周期性结构范围内，光的输出强度是周期性的。而且它的分辨率在光珊条纹间距的10-6数量级以内，是构成高灵敏度、简单、可靠的位移传感器的基础。应用实例光纤甲烷气体传感器甲烷是易爆气体，也是多种液体燃料的主要成分，同时也被

4、认为是温室效应最重要的气体之一，据报导甲烷吸收红外线能力是一氧化碳的15~30倍，占据整个温室贡献量的15%。理论基础：Lambert-Beer（郎伯-比尔）定律式中，I为光强，为摩尔分子吸收系数，C为气体浓度，L光和气体的作用长度。遮光式光纤温度计利用双金属热变形的遮光式光纤温度计。当温度升高时，双金属片的变形量增大，带动遮光板在垂直方向产生位移从而使输出光强发生变化。这种形式的光纤温度计能测量10℃～50℃的温度。检测精度约为0.5℃。接收光源遮光板双金属片缺点：输出光强受壳体振动的影响，且响应时

5、间较长，一般需几分钟。光纤位移传感器移动球镜光学开关传感器光强为I0的光束,通过发送光纤照射到球镜上。球透镜把光束聚集列两个接收光纤的端面上。当球透镜在平衡位置时，从两个接收光纤得到的光强I1和I2是相同的；如果球透镜在垂直于光路的方向上产生微小位移时，在两个接收光纤上得到的光强I1和I2将发生变化。光强比值I1/I2的对数值与球透镜位移x呈线性关系，但与初始光强无关。光纤式光电开关遮断型被记数工件随传送带移动，一个工件从光纤断开处通过时，挡光一次，在光纤输出端得到一个光脉冲，用记数电路和显示装肖将通

6、过光纤的工件数显示出来。光纤式光电开关除记数外，还可进行位置检测(如装配体有没有到位)、质量检查(如瓶盖是否压上，标签是否漏贴等)。检测生产流水线上瓶盖及商标光纤式光电开关门窗防盗控制自动扶梯自动启停汽车通过检测汽车喷涂控制光纤式光电开关围墙监护警戒库房卫士安全警戒光纤式光电开关采用遮断型光纤光电开关对IC芯片引脚进行检测光纤式光电开关转动的金属盘上穿有透光孔。当孔与光纤对齐时，在光纤输出端就有光脉冲输出，这是通过孔位的变化对光强进行调制。编码盘装置光纤式光电开关利用水银柱升降温度的光纤温度开关。可用

7、于对设定温度的控制，温度设定值灵活可变。浸液自聚透镜光纤水银水银式光纤温度开关强度调制型光纤传感器的分类1.光强调制方式反射式强度调制透射式强度调制光模式强度调制折射率强度调制光吸收系数强度调制等2.光纤在传感器中的作用内调型外调型（传光型或非功能型）（传感型或功能型）4.4光模式强度调制传感头：多模光纤透射式–振动、位移等缺点：需要精密机械调整和固定装置反射式无需精密调整装置机理：芯模类型：传感头：多模光纤机理：芯模包层模类型：光模式强度调制最小可测位移：0.01nm；动态范围：110dB可测压力

8、、水声等传播常数β是描述光纤中各模式传输特性的重要参数，决定光纤中各模式的传输或截止。当时，包层中的电磁场不再衰减，而成为振荡函数，这时传导模已不能集中于光纤纤芯中传播，即传导模截止，此时的模式称为辐射模。光纤中传输的信息是由传导模传送的。传导模的传播常数是限制在纤芯到包层之间的，即当时，传导模处于临界截止状态，光线在纤芯和包层的界面掠射。根据光纤的模式耦合理论，当光纤在轴向上发生周期性微弯时，光纤中的部分光会折射到包层中去，全反射被破坏，即部分导波模会