光电式和光导式.ppt

强度调制方法之二：微弯损耗光强调制。

根据模态理论，当光纤轴向受力而微弯时，光纤中的部分光会折射到纤芯的包层中去，不产生全反射，这样将引起纤芯中的光强发生变化。因此，可通过对纤芯或包层的能量变化来测量外界力如应力、重量、加速度等物理量。第73页,共87页，2024年2月25日，星期天强度调制方法之三：吸收特性的强度调制。

通过不同材料的光纤对不同射线的敏感程度不一样这一特性，可鉴别不同的射线。第74页,共87页，2024年2月25日，星期天2.波长调制和频率调制利用外界因素改变光纤中光的波长或频率，然后，通过检测光纤中的波长或频率的变化来测量各种物理量的原理，分别称为波长调制和频率调制。3.相位调制利用外界因素改变光纤中光波的相位，通过检测光波相位变化来测量物理量的原理称为相位调制。4.时分调制利用外界因素调制返回信号的基带频谱，通过检测基带的延迟时间、幅度大小的变化来测量各种物理量的大小和空间分布的方法，称为时分调制。第75页,共87页，2024年2月25日，星期天5.偏振调制光在传播中，光波的电场矢量和磁场矢量的大小不变，而振动方向绕传播轴均匀地转动，矢量端点轨迹为一个圆，这种光称为圆偏振光。如果矢量轨迹为一个椭圆，这种光称为椭圆偏振光。如果自然光在传播过程中，收到外界的作用而造成各个振动方向上强度不等，使某一方向的振动比其他方向占优势，所造成的这种光称为部分偏振光。如果外界作用使自然光的振动方向只有一个，造成的光称为完全偏振光。光纤传感器中的偏振调制器常用电光、磁光、光弹等物理效应进行调制。第76页,共87页，2024年2月25日，星期天（1）法拉第效应当平面偏振光在磁场作用下，使偏振光的振动面发生旋转，这种现象称为法拉第效应。第77页,共87页，2024年2月25日，星期天（2）普克尔（Pockels）效应当压电片受光照射并在其正交的方向上加以高压，晶体将呈现双折射现象，这种现象称为Pockels效应。第78页,共87页，2024年2月25日，星期天O光e-光双折射双折射双折射方解石自然光第79页,共87页，2024年2月25日，星期天（3）光弹效应在垂直于光波传播方向上施加应力，被施加应力的材料将使光产生双折射现象，折射率与应力有关，这种现象称为光弹效应。利用光弹效应可构成压力、振动、位移等光纤传感器。第80页,共87页，2024年2月25日，星期天第四节光电式与光纤传感器应用举例一、烟尘浊度监测仪为了消除工业烟尘污染，首先要知道烟尘排放量，因此必须对烟尘源进行监测、自动显示和超标报警。烟道里的烟尘浊度是用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的吸收和折射增加，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。第81页,共87页，2024年2月25日，星期天二、光电转速传感器图(a)是在待测转速轴上固定一带孔的转速调置盘，在调置盘一边由白炽灯产生恒定光，透过盘上小孔到达光敏二极管组成的光电转换器上，转换成相应的电脉冲信号，经过放大整形电路输出整齐的脉冲信号，转速由该脉冲频率决定。图（b）为在待测转速的轴上固定一个涂上黑白相间条纹的圆盘，它们具有不同的反射率。当转轴转动时，反光与不反光交替出现，光电敏感器件间断地接收光的反射信号，转换为电脉冲信号。第82页,共87页，2024年2月25日，星期天图为光电池构成的光电跟踪电路，用两只性能相似的同类光电池作为光电接收器件。当入射光通量相同时，执行机构按预定的方式工作或进行跟踪。当系统略有偏差时，电路输出差动信号带动执行机构进行纠正，以此达到跟踪的目的。光电追踪电路+12VR4R3R6R5R2R1WBG1BG2第83页,共87页，2024年2月25日，星期天光电开关图所示电路为光电开关，多用于自动控制系统中。无光照时，系统处于某一工作状态，如通态或断态。当光电池受光照射时，产生较高的电动势，只要光强大于某一设定的阈值，系统就改变工作状态，达到开关目的。BG2BG1+12VCJR1R2第84页,共87页，2024年2月25日，星期天光电池触发电路图为光电池触发电路。当光电池受光照射时，使单稳态或双稳态电路的状态翻转，改变其工作状态或触发器件(如可控硅)导通。R1R2R3R4R5R6BG1BG2BG3BG4C1C2C3+12VW第85页,共87页，2024年2月25日，星期天光电池放大电路图为光电池放大电路。在测量溶液浓度、物