光电式 热电式ppt课件.ppt

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1、第四章传感技术电气式传感器电阻式变阻器式电阻应变式电感式自感型（可变磁阻、涡流式）互感型（差动式）电容式压电式磁电式电磁感应式霍尔元件光电式热电式4.5磁电式传感器霍尔传感器霍尔效应半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压，它们之间的关系为霍尔传感器的应用1．电流传感器不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。2．位移测量3．测转速或转数4.6光电式传感器光电效应外光电效应：光电管、光电倍增管内光电效应：光敏电阻、光电池和光敏二、三

2、极管光纤：光导纤维，70年代发展新兴光电材料—光电子学领域光纤传感技术：光通信，受外界环境因素影响外界因素光纤传输光波量外界因素：压力、温度、电场、磁场等光波量：光强、相位、频率、偏振态等光纤传感器特点：灵敏度高、结构简单、体积小、抗电磁干扰、耐腐蚀、绝缘性好、光路可弯曲、遥测——多学科性：纤维光学、光电技术、弹性力学、电磁学、电子技术、微机应用光纤传感器光纤传感器所用光纤有单模光纤和多模光纤单模光纤的纤芯直径通常为2~12μm，很细的纤芯半径接近于光源波长的长度，仅能维持一种模式传播，适应于远距离传播，一般相位调制型和偏振调制型的光纤传感器采用单模光纤。多模光纤的纤

3、芯较粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。光强调制型或传光型光纤传感器多采用多模光纤。1、光纤的结构涂敷层：硅铜、丙烯酸盐——增加机械强度塑料套管：保护、不同颜色——区分纤芯：、掺杂——提高光折射率、直径5~75um包层：、掺杂（）——降低光折射率、100~200um多层介质结构的对称圆柱体Snell定律由荷兰数学家斯涅尔发现，是在光的折射现象中，确定折射光线方向的定律。当光由第一媒质（折射率n1）射入第二媒质（折射率n2）时，在平滑界面上，部分光由第一媒质进入第二媒质后即发生折射。实验

4、指出：（1）折射光线位于入射光线和界面法线所决定的平面内；（2）折射线和入射线分别在法线的两侧；（3）入射角i的正弦和折射角i′的正弦的比值，对折射率一定的两种媒质来说是一个常数.浅显的说，就是光由光速大的介质中进入光速小的介质中时，折射角小于入射角；从光速小的介质进入光速大的介质中时，折射角大于入射角。此定律是几何光学的基本实验定律。2、光纤波导原理临界角全反射光折射与反射的snell定律数值孔径NA:描述集光的能力(反映纤芯接受光量的多少)NA意义：无论光源发射功率多大，只有入射光处于2θc的光角内，光纤才能导光。NA是光纤的一个重要参数。一般希望有大的数值孔径，

5、这有利于耦合效率的提高，但数值孔径过大，会造成光信号畸变，所以要适当选择数值孔径的数值。一般光线所处环境为空气，n0=1。光纤产品一般只给NA，石英光纤0.2—0.4。3、光纤传感器基本原理及类型组成：光纤、光源、光探测器传光型：非功能型、多模光纤（传输更多光量）传感型：功能型、单模光纤（被测对象调制光纤特性）1）、传光型光纤传感器调制器光纤：传输光波、不连续（入射、出射光纤）、多模光纤调制器：敏感元件、被测量作用下使光路遮断、光穿透率变化光纤：“传”—传输光波“感”—外界作用下光学特性变化光纤连续2）、传感型光纤传感器特点：（1）传光性好、损耗小（2）频带宽、超高速

6、测量（3）灵敏度、线性好（4）非接触、非破坏性、远距测量（5）体积小、重量轻几种常用的光纤传感器1光纤加速度传感器2光纤位移传感器光纤位移传感器是利用光导纤维传输光信号的功能，根据探测到的反射光的强度来测量被测反射表面的距离。光电转换放大器A/D单片机显示利用光导纤维传输光信号的功能，根据探测到的反射光的强度来测量被测反射表面的距离。3、光纤温度传感器光纤温度传感器是目前仅次于加速度、压力传感器而广泛使用的光纤传感器。根据工作原理可分为相位调制型、光强调制型和偏振光型等。光分别送入两根长度相同的单模光纤中，则从两根光纤射出的光就产生干涉而形成干涉条纹。当探测臂受到被测

7、温度变化时，就会引起两束光的相位差之变化，因此光的干涉条纹就会产生移动，根据移动的干涉条纹数就可以确定被测温度之大小。光电传感器的应用1烟尘浊度检测仪烟道里的烟尘浊度是通过光在烟道里传输过程中的变化大小来检测的。如果烟道浊度增加，光源发出的光被烟尘颗粒吸收和折射增加，到达光检测器的光减少，因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。2灯光亮度自动控制器灯光亮度控制器可按照环境光照强度自动调节白炽灯或荧光灯的亮度，从而使室内的照明自动保持在最佳状态，避免人们产生视觉疲劳。控制器主要由环境光照检测电桥、放大器、积分器、比较器、过零检测器、锯齿波形成