第4章 第4.补1 光纤 激光传感器.pptVIP

光纤传感器 涂覆层在包层的外面，用环氧树脂或者硅胶等高分子材料做成，其外径一般为300μm左右。涂覆层的作用是保护光纤不受水汽和各种有害物质的侵蚀、防止光纤被划伤，同时还可增强光纤的柔韧性，提高机械强度，增加抗老化性能及延长光纤的寿命。 外套的材料是尼龙料，外套起保护光纤的作用。在涂覆层的外面加一层保护套，可构成一个完整的单根光纤。将多根光纤放在一个保护套内，按一定的结构排列即可构成光缆。 传光原理：光在光纤界面内产生全反射。 光纤传感器与电类传感器比较 光纤传感器与电类传感器比较 光纤传感器的特点 本质防爆——适合于易燃、易爆等危险物品检测? 对电绝缘——适合于高电压场合检测? 无感应性——适合于强电磁场干扰环境下检测 化学稳定性——适合于环保、医药、食品工业检测? 时域变换性——适合于多点分布测量? 低损耗 、高精度 、几何形状适应性强、尺寸小 、重量轻?、频带宽、非接触式等? 在机械、电子、航空航天、化工、生物医学、电力、交通、食品等领域的自动控制、在线检测、故障诊断、安全报警以及军事等方面都有广泛应用。 数值孔径（Numerical Aperture） 光纤的数值孔径大小与几何尺寸无关，与纤芯—包层相对折射率有关。 光纤的数值孔径表示光纤接收入射光的能力。NA越大，则光纤接收光的能力也越强。 可以使光纤NA值很大而截面积很小，使得光纤柔软可以弯曲。 NA太大时，光信号的畸变加大，会影响光纤的带宽。因此对光纤的数值孔径有一定的要求。通常作为传感器的光纤0.2≤NA0.4。 功能型光纤传感器 这类传感器利用光纤本身对外界被测对象具有敏感能力和检测能力，光纤不仅起到传光作用，而且在被测对象作用下，如光强、相位、偏振态等光学特性得到调制，调制后的信号携带了被测信息。 优点：结构紧凑、灵敏度高。缺点：须用特殊光纤，成本高。典型例子：光纤陀螺仪、光纤水听器等。 非功能型光纤传感器 这类传感器只当作传播光的媒介，待测对象的调制功能是由其它光电转换元件实现的。 优点：无需特殊光纤及其他特殊技术，比较容易实现，成本低。 缺点：灵敏度较低。 实用化的大都是非功能型的光纤传感器。 光纤饰品 激光技术是近代科学技术发展的重要成果之一，目前已被成功地应用于精密计量、军事、宇航、医学、生物、气象等各领域。 激光传感器虽然具有各种不同的类型，但它们都是将外来的能量(电能、热能、光能等)转化为一定波长的光，并以光的形式发射出来。激光传感器是由激光发生器、激光接收器及其相应的电路所组成的。 案例6.激光通信 激光通信是把光作为传递信息的载体，通过把信息（音频信号）调制到光波上，经介质（大气、光缆等）的传输，将信息传至对方，再经接收终端解调，还原成声音而实现通信的。 按照激光传播途径的不同，激光通信可分为大气激光通信，空间激光通信，水下激光通信和光导纤维通信等方式。 大气激光通信是以大气为传输介质的激光通信。由于受大气吸收、散射等影响，且只能直线传播，故只适于近距离的定点或半定点通信。 光纤通信是以光导纤维为传输介质的激光通信。主要用于远距离的战略、战术通信系统，中短距离的局部通信系统，以及在飞机、舰艇、雷达、导弹、卫星等军事装备和军事设施内部的信息传递和通信联络等。 nxSensor-I是美国nextWare公司（）必威体育精装版推出的获取三维空间中不透明物体表面形状的新型传感器，是世界上最为精确的激光图象传感器之一，可广泛用于三座标测量、逆向工程、产品设计、仿形、修改和模具制造等领域。 三维激光扫描传感器工作流程 案例7.nxSensor-I型三维激光扫描传感器 是一种用于在封闭的危险区进行保护的非接触的光程传感器。 案例8.SIGUARD LS4 激光扫描器 保护危险区的人和物 灵活和独立的调节来源于四个参数和可调节的保护区 在整个190°的工作,LS4连续扫描（每40毫秒）所有的角度（每0.36°). 人和物的防护半径最远可达 4 米 警告的半径最远可达 15 米 工作原理 直径70 毫米 应用 无人值守系统的应用 无轨电车的碰撞防护 多区域的水平安全区防护 水平安全区防护 70年代发展起来新技术， 弹光效应指介质由于受应力的作用而引起折射率改变的现象。在应力作用下，单折射物质变为双折射物质或使双折射物质的双折射性质得到进一步改善。它存在于一切透明介质中(无论是晶体还是非晶体，固体还是液体)，也存在于压电晶体或透明陶瓷中。 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℃。它的缺点是输出光强受壳体振动的影响，且响应时间较长，一般需几分钟。 热双金属式光纤温度开关 1 遮光板； 2 双金属片 接收 光源 1 2 采用弹性元件的光纤压力传感器 膜片反射式光纤压力传感器示意图