光纤传感器得应用ppt

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  9.4 光纤传感器的应用;图9-10 热双金属式光纤温度开关 1 遮光板； 2 双金属片 ;例9-3 透射型半导体光纤温度传感器;这个性质反映在半导体的透光性上则表现为：当温度上升时，其透射率曲线将向长波方向挪动。若采用发射光谱和半导体的λg（t）相匹配的发光二极管作为光源，则透射光强度将随 着温度的升高而 减小，即通过检 测透射光的强度 或透射率，即可 检测温度变化。;光纤;例9-4 膜片反射式光纤压力传感器;光纤被夹在一对锯 齿板中间，当光纤 不受力时，光线从 光纤中穿过，没有 能量损失。当锯齿 板受外力作用而产 生位移时，光纤则发生许多微弯，这时在纤芯中传输的光在微弯处有部分散射到包层中. ;原来光束以大于临界角θC的角度θ1在纤芯内传输为全反射；但在微弯处θ2θ1，一部分光将逸出，散射入包层中。当受力增加时，光纤微弯的程度也增大，泄漏到包层的散射光随之增加，纤芯输出的光强度相应减小。因此，通过检验测试纤芯或包层的光功率，就能测得引起微弯的压 力、声压，或检测 由压力引起的位移 等物理量。;例9-6 光弹式光纤压力传感器;从光源发出的光经起偏器后成为直线偏振光。当有与入射光偏振方向呈45o的压力作用于晶体时，使晶体呈双折射从而使出射光成为椭圆偏振光， 由检偏器检测出与 入射光偏振方向相 垂直方向上的光强 ，即可测出压力的 变化。其中1/4波长 板用于提供一偏置，使系统获得最大灵敏度。 ;例9-7 球面光纤液位传感器 ;光由光纤的一端导入,在球状对折端部一部分光透射出去,另一部分光反射回来,由光纤的另一端导向探测器。反射光强的大小取决于被测介质的折射率。被测介质的折射率与光纤折射率越接近,反射光强度 越小。显然,传感器 处于空气中时比处 于液体中时的反射 光强要大。 ;例9-8 斜端面光纤液位传感器;例9-9 单光纤液位传感器;当光纤处于空气中时，入射光的大部分能在端部满足全反射条件而返回光纤。当传感器接触液体时，由于液体的折射率比空气大，使一部分光不能满足全反射条件而折射入液体中，返回光纤的光强就减小。利用X形耦合器即可构成具有两个探头的液位报警传感器。若在不同的高度安装多个探头，则能连续监视液位的变化。 ;为了防止当探头离开液体时，由于有液滴附着在探头上，传感器不能立即响应，可作一些改变。将光纤端部的尖顶略微磨平，并镀上反射膜。这样，即使有液体附着在顶部，也不影响输出跳变。 另外可在顶部镀的反 射膜外粘上一突出物 ，将附着的液体导引 向突出物的下端。可 保证探头在离开液位时也能快速地响应。 ;例9-10 光纤涡街流量计 ; 当流体受到一个垂直于流动方向的非流线体阻碍时，在某些条件下会在流体的下游两侧产生有规则的旋涡。这种旋涡将会在该非流线体的两边交替地离开。当每个旋涡产生并泻下时，会在物体壁上产生一侧向力。周期产生的旋涡将使物体受到一个周期的压力。若物体具有弹性，便会产生振动，振动频率近似地与流速成正比。 ;因此，通过检验测试物体的振动频率便可测出流体的流速，由上式可知，流体的流速与涡流频率呈线性关系。光纤涡街流量计便是根据这个原理制成的， ;例9-11 光纤多普勒流速计;由激光光源(氢-氦激光)发出的光(频率为fi)导入光导纤维，经过分光镜后，光线通过光纤射向振动物体，由于振动物体 (被测体)振动，产生散射(频率为fs)，被测物体的运动速度与多普勒频率之间的关系为;作 业

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