傳感器原理與應(yīng)用第九章.ppt

1、9.4 光纖傳感器的應(yīng)用,例9-1 光纖溫度開關(guān),圖9-9 水銀柱式光纖溫度開關(guān) 1 浸液；2 自聚焦透鏡；3 光纖；4 水銀,圖9-10 熱雙金屬式光纖溫度開關(guān) 1 遮光板； 2 雙金屬片,例9-2 遮光式光纖溫度計,當(dāng)溫度升高時，雙金屬片的變形量增大，帶動遮光板在垂直方向產(chǎn)生位移從而使輸出光強發(fā)生變化。,例9-3 透射型半導(dǎo)體光纖溫度傳感器,半導(dǎo)體的吸收光譜與材料的Eg有關(guān)，而Eg卻隨溫度的不同而不同。Eg與溫度t的關(guān)系可表示為：,半導(dǎo)體材料的Eg隨溫度的上升而減小，亦即其本征吸收波長g隨溫度的上升而增大。,這個性質(zhì)反映在半導(dǎo)體的透光性上則表現(xiàn)為：當(dāng)溫度升高時，其透射率曲線將向長波方向移動

2、。若采用發(fā)射光譜與半導(dǎo)體的g（t）相匹配的發(fā)光二極管作為光源，則透射光強度將隨 著溫度的升高而 減小，即通過檢 測透射光的強度 或透射率，即可 檢測溫度變化。,圖9-12 半導(dǎo)體透射測量原理,利用半導(dǎo)體的吸收特性制作的光纖溫度傳感器的單端式探頭結(jié)構(gòu)如圖。光纖中的入射光線經(jīng)探頭頂部的反射膜反射后返回，在光路中放入對溫度敏感的半導(dǎo)體薄片對光進行吸收，則出射光強將隨溫度的變化而變化。,例9-4 膜片反射式光纖壓力傳感器,Y形光纖束的膜片反射型光纖壓力傳感器如圖。在Y形光纖束前端放置一感壓膜片，當(dāng)膜片受壓變形時，使光纖束與膜片間的距離發(fā)生變化，從而使輸出光強受到調(diào)制。,光纖被夾在一對鋸齒板 中間，當(dāng)光

3、纖不受力時 ，光線從光纖中穿過， 沒有能量損失。當(dāng)鋸齒 板受外力作用而產(chǎn)生位 移時，光纖則發(fā)生許多 微彎，這時在纖芯中傳輸?shù)墓庠谖澨幱胁糠稚⑸涞桨鼘又?,例9-5 微彎光纖壓力傳感器,微彎光纖壓力傳感器,原來光束以大于臨界角C的角度1在纖芯內(nèi)傳輸為全反射；但在微彎處21，一部分光將逸出，散射入包層中。當(dāng)受力增加時，光纖微彎的程度也增大，泄漏到包層的散射光隨之增加，纖芯輸出的光強度相應(yīng)減小。因此，通過檢測纖芯或包層的光功率，就能測得引起微彎的壓力、聲壓，或 檢測由壓力引起的 位移等物理量。,例9-6 光彈式光纖壓力傳感器,圖9-17 光彈性式光纖壓力傳感器 1、7 起偏器；2、8 1/4波長板；3、9 光彈性元件；4、10 檢偏器；5 光纖；6 自聚焦透鏡,從光源發(fā)出的光經(jīng)起偏器后成為直線偏振光。當(dāng)有與入射光偏振方向呈45的壓力作用于晶體時，使晶體呈雙折射從而使出射光成為橢圓偏振光， 由檢偏器檢測出與入射 光偏振方向相垂直方向 上的光