傳感器原理CCD攝像與光纖傳感器

傳感器原理CCD攝像與光纖傳感器傳感器原理CCD攝像與光纖傳感器二CCD圖像傳感器的應(yīng)用ＣＣＤ在攝像機(jī)里是一個(gè)極其重要的部件，它起到將光線轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的作用，類似于人的眼睛，因此其性能的好壞將直接影響到攝像機(jī)的性能。CCD的工作原理是被攝物體反射光線到CCD器件上，CCD根據(jù)光的強(qiáng)弱積聚相應(yīng)的電荷，從而產(chǎn)生與光電荷量呈正比的弱電壓信號(hào)，經(jīng)過濾波、放大處理，通過驅(qū)動(dòng)電路輸出一個(gè)能表示敏感物體光強(qiáng)弱的電信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)。二CCD圖像傳感器的應(yīng)用ＣＣＤ在攝像機(jī)里是一個(gè)極其重CCD圖像傳感器具有高分辨率、高靈敏度較寬的動(dòng)態(tài)范圍，所以CCD器件在攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、掃描儀、圖像傳感、尺寸測(cè)量及定位測(cè)控等領(lǐng)域得到非常廣泛的應(yīng)用(如下圖)。CCD攝像傳感器件CCD陣列CCD圖像傳感器具有高分辨率、高靈敏度較寬的動(dòng)態(tài)范圍CCD攝像頭CCD掃描儀

CCD數(shù)碼照相機(jī)CCD攝像機(jī)CCD攝像頭三圖像傳感器的應(yīng)用1．CCD在汽車前照燈配光測(cè)試中的應(yīng)用圖8-23CCD汽車前照燈配光測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖三圖像傳感器的應(yīng)用1．CCD在汽車前照燈配光測(cè)試中的應(yīng)2．CCD傳感器在光電精密測(cè)徑系統(tǒng)中的應(yīng)用圖8-24光電精密測(cè)徑系統(tǒng)工作原理框圖2．CCD傳感器在光電精密測(cè)徑系統(tǒng)中的應(yīng)用圖8-24光情境三光纖傳感器及應(yīng)用光纖的完整名稱叫做“光導(dǎo)纖維”（OpticalFiber），由能傳導(dǎo)光波的石英玻璃纖維外加保護(hù)層構(gòu)成。石英玻璃纖維是用純石英經(jīng)特別的工藝?yán)傻募?xì)絲，其直徑比頭發(fā)絲還要細(xì)（50～100μm）。相對(duì)于金屬導(dǎo)線來說具有重量輕、線徑細(xì)的特點(diǎn)。用光纖傳輸電信號(hào)時(shí)，在發(fā)送端先要將其轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，而在接收端又要由光檢測(cè)器還原成電信號(hào)。在目前來說，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)一根光纖的傳輸速率在100Gb/s以上。而且這個(gè)速率還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是光纖的傳輸速率的極限。光纖傳感器(簡(jiǎn)稱FOS)是20世紀(jì)70年代迅速發(fā)展起來的一種新型傳感器。它具有靈敏度高、抗電磁干擾、傳輸頻帶寬、耐腐蝕、耐高溫、體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于位移、速度、加速度、壓力、溫度、液位、流量、水位、電流、磁場(chǎng)、放射性等物理量的測(cè)量。情境三光纖傳感器及應(yīng)用光纖的完整名稱叫做“光導(dǎo)纖維一光纖的結(jié)構(gòu)及傳光原理一根光纖的結(jié)構(gòu)包括纖芯、包層和涂敷層。

纖芯和包層一般由某種類型的玻璃或塑料制成，纖芯的折射率n1略大于包層的折射率n2。纖芯的直徑一般約為5～100μm，光主要在纖芯中傳輸。包層外面涂有硅銅或丙烯酸鹽等涂料，構(gòu)成涂敷層，其作用是保護(hù)光纖不受外來?yè)p害，增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度。光纖最外層包上一層不同顏色的塑料套管，一方面起保護(hù)作用，另一方面以不同顏色區(qū)分各根光纖。一光纖的結(jié)構(gòu)及傳光原理一根光纖的結(jié)構(gòu)包括纖芯、包層和涂圖8-25光纖的基本結(jié)構(gòu)

通常將許多單條光纖組成光纜，光纜中的光纖少則幾根，多則幾千根。光纜主要用于通信。圖8-25光纖的基本結(jié)構(gòu)通常將許多單條光

光線的傳輸是基于光的全反射。光纖到光的原理如下圖，由于纖芯的折射率n1>包層的折射率n2，當(dāng)光線從空氣中以小于一定值的入射角射入纖芯后，光纖將在纖芯和包層的分界面處產(chǎn)生全反射，光線將在光線內(nèi)曲折的向前傳播，而不會(huì)從光纖內(nèi)折射出來。圖8-26光纖導(dǎo)光原理圖

光線的傳輸是基于光的全反射。光纖到光的原理如下圖光纖傳感器應(yīng)用

簡(jiǎn)單光纖開關(guān)、定位裝置，如圖所示。圖(a)：光纖計(jì)數(shù)；測(cè)位移（工件間隔均勻、已知）。圖(b)：測(cè)角為移；測(cè)轉(zhuǎn)速。圖(c)：工件加工定位裝置。圖(d)：光纖液位檢測(cè)、控制裝置。光纖傳感器應(yīng)用簡(jiǎn)單光纖開關(guān)、定位裝置，如圖所示。1．反射式位移傳感器的工作原理圖8-27反射式位移傳感器原理

圖8-28反射式光纖位移傳感器的輸出特性1．反射式位移傳感器的工作原理圖8-27反射式位移傳

其它光纖位移傳感器，如圖8-47所示。圖8-47光纖位移傳感器（a）檔光型；（b）楔合型其它光纖位移傳感器，如圖8-47所示。2．功能型光纖壓力傳感器

圖是一種功能型光纖壓力傳感器原理原理圖。

基本原理：利用光纖微彎損耗效應(yīng)，可測(cè)壓力或位移。壓力（位移）光纖微彎傳輸光全反射條件受到一定破壞光傳輸損耗。圖功能型光纖壓力傳感器原理圖1-He-Ne激光光源；2-固定齒板；3-光電元件；4-活動(dòng)齒板；5-單模光纖2．功能型光纖壓力傳感器圖功能型光纖壓力傳感器原理2．光纖壓力傳感器圖8-31光纖壓力傳感器原理圖2．光纖壓力傳感器圖8-31光纖壓力傳感器原理圖3光纖振動(dòng)傳感器

輸出光纖輸入光支架懸臂光纖質(zhì)量塊阻尼油3光纖振動(dòng)傳感器輸出光纖輸入光支架懸臂光纖質(zhì)量塊阻尼油

全內(nèi)反射光纖液面探測(cè)器，如圖所示，空氣耦合。

圖光纖液面探測(cè)器（a）圓錐體測(cè)頭；（b）U型測(cè)頭；（c）棱鏡測(cè)頭全內(nèi)反射光纖液面探測(cè)器，如圖所示，空氣耦合。圖光纖溫度傳感器

光型光纖溫度傳感器

圖為半導(dǎo)體吸光型光纖溫度傳感器示意圖。

測(cè)溫原理：半導(dǎo)體感溫元件的吸光性與溫度有關(guān)，從而達(dá)到檢測(cè)溫度的目的。半導(dǎo)體材料的光透過率與溫度的特性曲線如下圖右所示。半導(dǎo)體吸光型光纖溫度傳感器半導(dǎo)體的光透過率特性曲線（a）裝置簡(jiǎn)圖；（b）感溫探頭

1-光源光譜分布；2-透過率曲線光纖溫度傳感器半導(dǎo)體吸光型光纖溫度傳感器Op