文档介绍：一、。。二、实验设备 光纤(光电转换器〉、光纤光电传感器实验模块、电压表、示波器、螺旋微仪、反射镜片三、。光是一种电磁波,一般采用波动理论来分析导光的基本原理。然而根据光学理论:当所研究对象的几何尺寸(指光纤的芯径)远大于所用光波的波长,而光波又处在折射率变化缓慢的空间时可用“光线”即几何光学这一直观又容易理解的方法来分析光波的传播现象。根据折射定律:光由光密媒质n0射向光疏媒质n1时,折射角大于入射角,当入射角增至某一临界角ϕc时,出射光线沿两媒质的分界面传播,当入射角继续增大,ϕ0>ϕc时,入射光线将不能穿过分界面而被完全反射回光密媒质中,这就是全反射。光纤是由折射率较高(光密介质)的纤芯和折射率较低(光疏介质)的包层构成的双层同心圆柱结构。能在光纤中传输的光线是满足全反射条件的子午光线(过光纤的轴心线,传播路径始终在一个平面内。)和斜光线(不经过光纤轴心,不在一个平面内,它是一空间曲线)这两种光线称为受导光线。在此只简要说明子午光线入射光纤的情况。当光线与光纤光轴成θ角入射时,在纤芯内部将以ϕ0入射到纤芯的侧壁。由于ϕ0>ϕc和n0>n1,则光在侧壁上产生连续向前的全反射,光在纤芯内成“之”字形传导,直至由终端射出。如果入射角θ过大致使ϕ0角不能满足全反射的临界要求,即ϕ0<ϕc,光线会穿过纤芯的侧壁而逸出,产生漏光。因此,最大入射角θ不能超过下式所要求的值式中,n为光纤所在环境的折射率(若为空气,则n=1),nsin定义为数值孔径,记作NA,它是衡量光纤集光性能的主要参数。它表示,无论光源发射功率多大,只有2θ张角内的光才能被光纤接收、传播(全反射),NA愈大,光纤的集光能力愈强。。通过光纤传感器的敏感头(或传感臂)与外界待测对象相互作用,将待测量的信号传递到光纤内的导光波中,或信息加载于光波之上,这个过程称为光纤中光波的调制,简称光调制。外界待测量可能引起光的强度、波长(颜色)、频率、相位和偏振态等性质发生变化,从而构成强度、波长、频率、相位和偏振态调制原理。利用外界因素改变光纤中光的强度,通过测量光强的变化来测量外界物理量的原理称为光强度调制。(光电探测器只能探测光的强度。)光强度调制分为外调制和内调制两种形式。外调制的调制过程发生在光纤以外的环节,光纤本身特性不变,光纤只起传光作用,属于传光型;内调制过程发生在光纤内部,是通过光纤本身特性的改变来实现光强度的调制,属于功能型。实现光强度调制的反射机制:两根光纤并排放置,一根是发送光纤,一根是接收光纤,在光纤端而前放置反射体,当反射体距光纤端面距离发生变化时,接收光纤收到的光功率发生变化,构成了反射型光强调制装置。由此可探测反射体的位移变化,从而检测出引起反射体位置变化的因素量。。反射式光纤位移传感器如图5-2所示。光纤采用Y型结构,两束光纤一端合并成光纤束探头(半圆型、同心圆型或随机分布型);另一端分为两束,分别作为光源光纤和接收光纤,只起传输信号的作用。当光发射器发生的红外光(为非相干光)经光源光纤照射至反射体,被反射的一部分光经接收光纤入射光探测元件进行光电转换,然后经光电变换电路输出稳定的