傳感器原理與應(yīng)用第九章

傳感器原理與應(yīng)用第九章第一頁，共十頁，2022年，8月28日圖9-10熱雙金屬式光纖溫度開關(guān)1遮光板；2雙金屬片接收光源12例9-2遮光式光纖溫度計當溫度升高時，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。第二頁，共十頁，2022年，8月28日例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λg隨溫度的上升而增大。第三頁，共十頁，2022年，8月28日這個性質(zhì)反映在半導(dǎo)體的透光性上則表現(xiàn)為：當溫度升高時，其透射率曲線將向長波方向移動。若采用發(fā)射光譜與半導(dǎo)體的λg（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。相對發(fā)光強度透射率LED發(fā)光光譜半導(dǎo)體透射率T1<T2<T3T3T1T2波長圖9-12半導(dǎo)體透射測量原理第四頁，共十頁，2022年，8月28日光纖環(huán)氧膠半導(dǎo)體反射膜利用半導(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。第五頁，共十頁，2022年，8月28日例9-4膜片反射式光纖壓力傳感器光源接收Y形光纖束殼體P彈性膜片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。第六頁，共十頁，2022年，8月28日光纖被夾在一對鋸齒板中間，當光纖不受力時，光線從光纖中穿過，沒有能量損失。當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DSFF變形器光纖d第七頁，共十頁，2022年，8月28日原來光束以大于臨界角θC的角度θ1在纖芯內(nèi)傳輸為全反射；但在微彎處θ2<θ1，一部分光將逸出，散射入包層中。當受力增加時，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。θ1θn0n2n1θ2θ3第八頁，共十頁，2022年，8月28日例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、81/4波長板；3、9光彈性元件；4、10檢偏器；5光纖；6自聚焦透鏡線偏振光光源1234P圓偏振光橢圓偏振光第九頁，共十頁，2022年，8月28日從光源發(fā)出的光經(jīng)起偏器后成為直線偏振光。當有與入射光偏振方向呈45o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強，即可測出壓力的變化。其中1