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【2017年整理】现代传感技术6讲
第四章 光纤传感器 抗电磁干扰;安全;灵巧轻便;使用方便. 功能型(FF):传光且敏感(传感型) 非功能型(NFF):只传光.(传光型). 第一节 光纤传感原理 将光源入射的光束经由光纤送入调制区,在调制区内,外界被测参数与进入调制区的光相互作用使光的性质如强度、波长、频率、相位、，偏振态等发生变化成为被调制的信号光，再经过光纤送入光敏器件、解调器而获得被测参数。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 电子传感器:靠电阻,电容,电感等 光纤传感器:靠光特性(强度,颜色等) Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 平面光波的波动方程: E=Asin(kx-ωt+ φ ) (4-1) k=2π/λ为空间频率. 光的基本特性: 1)幅值A:振幅,光强,最大值A2. 2)振动方向: 矢量,有振动方向(偏振方向). 3)光的角频率ω :受环境影响,反映颜色. 4)波长λ:同样光波在不同介质中λ不同. 5)初始相位φ:反应光波的光程. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 一般测光强,其它要通过相应手段. 一、强度调制 利用外界物理量改变光纤中光的强度，通过测量光强变化来测量外界物力量变化的原理称强度调制。 特点：技术简单、可靠、价格低。 使用多模光纤、LED等即可实现。 传感器探头机理：反射、折射和投射等。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 1.透射式强度调制 光纤间距2~3µ m;断面为平面. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 图b)中,横向位移x与功率耦合系数T的关系如下: T=exp(x2/s02) (4-2) s0为光斑尺寸;偏置点在图c)中A点合适;可测距离10µ m. 2.开关调制 入射和接收光纤不动,当外界物理量影响时,利用挡板调制透光强度. 原理见图4-3. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 若光束半径为r,挡板位移δ,则光纤端面所引起的光强变化与δ/r成正比. 一般可测10µ m. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 3.反射式强度调制 测量范围100µ m. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 4.折射率调制法 可测温度、含油量、折射率和液面。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 二、偏振态调制法 利用外界物理量改变光的偏振特性，通过检测光的偏振态的变化来检测各种物理量，称为偏振态调制。 1.法拉第效应(磁致旋光效应) 当偏振光通过某种透明介质(通常为磁场)时,偏振态以光的传播方向为轴线旋转一个角度. 原理见图4-6. Evaluati
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