常見光纖傳感器課件

常見光纖傳感器很多種,介紹三鐘.一、偏振式光纖溫度傳感器發(fā)展最早、最快、最多的傳感器之一。分相干型和非相干型（本例）。圖4-13各部分原理如下：1.偏振光分棱鏡平行與入射面分量P和垂直入射面分量S.布儒斯特(Brewster)角

θB=arctan(n2/n1)

作用:起偏器從光棱鏡透射的光強(qiáng)為I0,透射的偏振光經(jīng)一系列光學(xué)元件后原路返回,若光矢量被旋轉(zhuǎn)了α角,則返回透過(guò)分光棱鏡的光強(qiáng):

I=I0cosα(4-27)2.石英晶體波長(zhǎng)為λ的光線經(jīng)過(guò),光矢量受到旋轉(zhuǎn).按菲涅耳定律：線偏振光可以分解為左、右旋圓偏振光（折射率分別為nL、nR）旋轉(zhuǎn)角度α=（nR-nL

）πd/λ（4-28）3.1/4波片光經(jīng)過(guò)后產(chǎn)生光程差:△=(n0-ne)d=(m+1/4)λ(4-29)

作用如下:4.傳感器工作原理按圖4-10a)的光路從左至右分析.兩次經(jīng)過(guò)石英晶體后,旋轉(zhuǎn)角度為:α+2(β-α)-α=2(β-α)(4-30)設(shè)入射光強(qiáng)為I0,則返回通過(guò)分光棱鏡的光強(qiáng)I由式(4-27)得:

I=I0cos[2(β-α)

](4-31)2(β-α)=45°時(shí),線性度最好.應(yīng)用:測(cè)溫18~180℃;分辨率2℃.說(shuō)明:1)?波片調(diào)整測(cè)溫范圍.2)相干型光纖溫度傳感器精度高.二、反射式光纖位移傳感器機(jī)械量中較容易測(cè)量的物理量。分相干和非相干型（本例）圖b）中，tanθ=d/2b（4-32）；若階躍折射率型光纖數(shù)值孔徑為N，有：θ=arcsinN由上兩式得：

b=d/2tan（arcsinN）（4-33）

b＜上式值；兩光纖無(wú)耦合，不能測(cè)量由圖c）看出，反射光斑與輸出光纖的端面有一個(gè)交疊面，交疊面積與光纖端面面積的比為M（見式4-34）。假設(shè)反射面無(wú)光吸收，兩光纖光功率耦合效率F為交疊面積與光錐底面積之比，見書式4-35。根據(jù)式4-35,求出位移b與光功100率耦合效率F的關(guān)系曲線(2a=100μm;N=0.5;d=100μm)實(shí)際傳感器不是兩根光纖而是多股,標(biāo)準(zhǔn)的由600根直徑為0.762mm的光纖組成.因分布形態(tài)不同分四種:CIICTDRH特點(diǎn):小范圍內(nèi)進(jìn)行高速位移測(cè)量;具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、設(shè)計(jì)靈活、非接觸、探頭小、頻響好、線性好、能在惡劣環(huán)境下工作等優(yōu)點(diǎn)。由于原理是測(cè)光強(qiáng)，對(duì)光源有要求。三、光纖加速度傳感器外界作用力作用在一定質(zhì)量的物體上，使物體產(chǎn)生一定量的位移、轉(zhuǎn)角或其他形式的幾何形變。有強(qiáng)度調(diào)制和相位調(diào)制型兩種。1.干涉型光纖加速度傳感器質(zhì)量塊質(zhì)量m,以加速度a對(duì)順變柱施加一個(gè)軸向力F=ma(4-36)順變柱軸向應(yīng)變?chǔ)舏=4F/Eπd2

;徑向應(yīng)變?chǔ)?μεi;光纖長(zhǎng)度變化δl=4μN(yùn)ma/Ed光纖長(zhǎng)度變化可通過(guò)干涉系統(tǒng)測(cè)量

相位變化△φ=(4-40)*加速度傳感器靈敏度△φ/a=(4-41)2.強(qiáng)度調(diào)制型光纖加速度傳感器在加速度作用下,板簧發(fā)生形變,根據(jù)書上(4-42)到(4-49