光纤传感器图像传感器课件.ppt

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模块七新型传感器的应用
新型传感器
的应用
光纤传感器
的应用
红外传感器
的应用
图像传感器
的应用
模块七新型传感器的应用
课题一光纤传感器
一、基础知识
光导纤维能够大容量、高效率地传输光信号,实现了以光代电传输信息。它自问世以来,主要应用于通信领域,由此形成的光纤通信发生革命性的变化。在检测领域中将光导纤维的应用与传统的光电检测技术相结合就产生了一种新传感器--光导纤维传感器,简称光纤传感器。
一、基础知识
1、光纤的结构
所谓光导纤维是一种传输光信息的导光纤维。它由导光的芯体玻璃(简称纤芯)和包层组成,纤芯位于光纤的中心部位,其直径约为5~100μm,包层可用玻璃或塑料制成。包层外面常有塑料或橡胶的外套,它保护纤芯和包层并使光纤具有一定的机械强度。

5~100μm
1、光纤的结构
由于纤芯和包层构成一个同心圆双层结构。
当入射光从纤芯(光密物质)射向包层(光疏物质),因入射角大于全反射临界角,入射光不再进入包层,全部在内外层的交界面反射,即产生全反射,所以可以保证入射到光纤内的光波集中在纤芯内传输。
光纤芯
包层
涂敷层
n1
n2
n0
φ
n1>n2>n0
2、光纤传感器与电传感器的区别
以电为基础的传统传感器是一种把测量的状态转变为可测的电信号的装置。它的电源、敏感元件、信号接收和处理系统以及信息传输均用金属导线连接,见图(a)。
光纤传感器则是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤的)、光接收器、信号处理系统以及光纤构成,见图(b)。
光纤
信号处理
光接收器
敏感元件
光发送器
(b)光纤传感器
信号处理
电源
信号接收
敏感元件
(a)传统传感器
导线
3、光纤传感器工作原理
由光发送器发出的光经光纤引导至敏感元件。这时,光的某一性质受到被测物理量的调制,调制后的光经接收光纤传到光接收器,使光信号变为电信号,最后经信号处理得到所待测物理量的值。
信号处理
光受信器
光纤敏感元件
光发送器
光纤
被测物理量
调制后光波
1)功能型(全光纤型)光纤传感器
利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤(或特殊光纤)作传感元件,将“传”和“感”合为一体的传感器。
光纤不仅起传光作用,而且还利用光纤在外界因素(弯曲、形变)的作用下,其光学特性(光强、相位、偏振态等)的变化来实现“传”和“感”的功能。因此,传感器中光纤是连续的。由于光纤连续,可通过增加其长度,提高灵敏度。
信号处理
光受信器
光纤敏感元件
光发送器