chapter9光纤传感器.pptx

文档介绍：光纤传感器光纤传感器(FOS—FiberOpticalSensor)是20世纪70年代中期发展起来的一种基于光导纤维的新型传感器。它是光纤和光通信技术迅速发展的产物,它与以电为基础的传感器有本质区别。光纤传感器用光作为敏感信息的载体,用光纤作为传递敏感信息的媒质。光纤传感器优点①电绝缘性能好。由于光纤本身是电介质,而且敏感元件也可用电介质材料制作,因此光纤传感器具有良好的电绝缘性,特别适合高压供电系统及大容量电机的测试。②抗电磁干扰能力强。这是光纤测量及光纤传感器独特的性能特征,因此光纤传感器特别适用于大电流、强磁场噪声、强辐射等恶劣的环境中,能解决许多传统传感器无法解决的问题。光纤传感器③非侵入性。由于传感头可做成电绝缘的,而且其体积可以做得很小(最小是只大于纤芯的芯径),因此,他不仅对电磁场是非侵入式的,而且对速度场也是非侵入式的,故对被测场不产生干扰。这对于弱电磁场及小管道内流速、流量等的检测特别具有使用价值。④高灵敏度。高灵敏度是光学测量的优点之一,利用光作为信息的载体的光纤传感器的灵敏度很高,它是某些精密测量和控制必不可少的工具。光纤传感器⑤容易实现对被测信号的远距离监控。由于光纤的传输损耗很小(,因此光纤传感器技术与遥测技术相结合,很容易实现对被测场的远距离监控。这对于工业生产过程的自动控制以及对核辐射、易燃、、包层、涂敷层、护套。纤芯—直径:5~150μm;石英玻璃塑料;包层—100~200μm;n1>n2涂敷层—隔离杂光。护套—提高机械强度。(折射率大)入射至光疏物质时发生折射,其折射角大于入射角,即n1>n2时,θr>θi。n1n2θrθi之间的数学关系为:(a)光的折射示意图(c)光全反射示意图n1n2θrθin1n2θrθin1n2θrθi(b),折射角θr也随之增大,且始终θr>θi。当θr=90º时,θi仍<90º,此时,出射光线沿界面传播如图(b),称为临界状态。这时有:式中:θi0——临界角当θi>θi0并继续增大时,θr>90º,这时便发生全反射现象,如图(c),其出射光不再折射而全部反射回来。θi0=arcsin(n2/n1)sinθi0=n2/n1sinθr=sin90º=