光纖傳感器ppt課件

1、 2.9 2.9 光纖光纖( (光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維) )傳感器傳感器 光的全反射實(shí)驗(yàn)光的全反射實(shí)驗(yàn) 各種裝飾性光導(dǎo)纖維各種裝飾性光導(dǎo)纖維 發(fā)光發(fā)光二極管產(chǎn)二極管產(chǎn)生多種顏生多種顏色的光線，色的光線，通過(guò)光導(dǎo)通過(guò)光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)纖維傳導(dǎo)到東方明到東方明珠球體的珠球體的表面。在表面。在計(jì)算機(jī)控計(jì)算機(jī)控制下，可制下，可產(chǎn)生動(dòng)態(tài)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)圖案。圖案。上海東方明珠上海東方明珠光纖傳感器光纖傳感器外形外形 光的反射、折射光的反射、折射 當(dāng)一束光線以一定的入射角當(dāng)一束光線以一定的入射角1 1從介質(zhì)從介質(zhì)1 1射到介質(zhì)射到介質(zhì)2 2的分界面上時(shí)，一部分能量的分界面上時(shí)，一部分能量反射回原介質(zhì)；另一部分能量則透過(guò)分反射

2、回原介質(zhì)；另一部分能量則透過(guò)分界面，在另一介質(zhì)內(nèi)繼續(xù)傳播。界面，在另一介質(zhì)內(nèi)繼續(xù)傳播。 光的光的全反射全反射 當(dāng)減小入射角時(shí)，進(jìn)入介質(zhì)當(dāng)減小入射角時(shí)，進(jìn)入介質(zhì)2 2的折射光與分界面的的折射光與分界面的夾角將相應(yīng)減小，將導(dǎo)致折射波只能在介質(zhì)分界面上傳夾角將相應(yīng)減小，將導(dǎo)致折射波只能在介質(zhì)分界面上傳播。對(duì)這個(gè)極限值時(shí)的入射角，定義為臨界角播。對(duì)這個(gè)極限值時(shí)的入射角，定義為臨界角c c。當(dāng)。當(dāng)入射角小于入射角小于c c時(shí)，入射光線將發(fā)生全反射。時(shí)，入射光線將發(fā)生全反射。光在光在光纖中光纖中的全反射的全反射 光纖的結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu) 光纜的外形光纜的外形及及光纖的拉制光纖的拉制 光纖的類型光纖的類型 階躍

3、型：階躍型：光纖纖芯的折射率分布各點(diǎn)光纖纖芯的折射率分布各點(diǎn)均勻一致，稱為多模光纖。均勻一致，稱為多模光纖。 梯度型梯度型：梯度型光纖的的折射率呈聚梯度型光纖的的折射率呈聚焦型，即在軸線上折射率最大，離開(kāi)軸線則焦型，即在軸線上折射率最大，離開(kāi)軸線則逐步降低，至纖芯區(qū)的邊沿時(shí)，降低到與包逐步降低，至纖芯區(qū)的邊沿時(shí)，降低到與包層區(qū)一樣。層區(qū)一樣。 單孔型光纖單孔型光纖 單孔型光纖的纖芯直徑較?。〝?shù)微米）單孔型光纖的纖芯直徑較?。〝?shù)微米）接近于被傳輸光波的波長(zhǎng)，光以電磁場(chǎng)接近于被傳輸光波的波長(zhǎng)，光以電磁場(chǎng)“模模”的原理在纖芯中傳導(dǎo)，能量損失很小，適宜的原理在纖芯中傳導(dǎo)，能量損失很小，適宜于遠(yuǎn)距離傳輸

4、。于遠(yuǎn)距離傳輸。 與光纖耦合的電光與光電轉(zhuǎn)換器件與光纖耦合的電光與光電轉(zhuǎn)換器件 實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換的元件通常是發(fā)光二極實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換的元件通常是發(fā)光二極管或激光二極管。管或激光二極管。 激光二極管的外形激光二極管的外形 激光二極管芯片激光二極管芯片激光二極管激光二極管的與的與發(fā)光二極管的發(fā)光二極管的 帶寬及帶寬及效率的比較效率的比較 單模光纖單模光纖必須采用能發(fā)必須采用能發(fā)射單一光譜的射單一光譜的激光二極管，激光二極管，它在傳導(dǎo)過(guò)程它在傳導(dǎo)過(guò)程中的發(fā)散損耗中的發(fā)散損耗較小，穩(wěn)定性較小，穩(wěn)定性較高。較高。光纖的損耗光纖的損耗 光纖在傳輸光纖在傳輸信號(hào)的過(guò)程中損信號(hào)的過(guò)程中損耗應(yīng)盡量小且穩(wěn)耗應(yīng)盡量小且穩(wěn)定

5、。在某些波長(zhǎng)定。在某些波長(zhǎng)上，光纖的損耗上，光纖的損耗非常小?？蛇x擇非常小?？蛇x擇適當(dāng)波長(zhǎng)的電光適當(dāng)波長(zhǎng)的電光轉(zhuǎn)換元件與之匹轉(zhuǎn)換元件與之匹配。配。 專用的光纖連接頭及光纖插座專用的光纖連接頭及光纖插座 光纖與電光轉(zhuǎn)換元件耦合時(shí)，兩者的軸心光纖與電光轉(zhuǎn)換元件耦合時(shí)，兩者的軸心必須嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)并固定，可使用專用的連接頭及必須嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)并固定，可使用專用的連接頭及光纖插座來(lái)完成。光纖插座來(lái)完成。 光纖傳感器光纖傳感器 光纖傳感器就是將光纖自身作為敏感元光纖傳感器就是將光纖自身作為敏感元件（也稱作測(cè)量臂），直接接收外界的被測(cè)件（也稱作測(cè)量臂），直接接收外界的被測(cè)量。被測(cè)量可引起光纖的長(zhǎng)度、折射率、直量。被測(cè)

6、量可引起光纖的長(zhǎng)度、折射率、直徑等方面的變化，從而使得在光纖內(nèi)傳輸?shù)膹降确矫娴淖兓?，從而使得在光纖內(nèi)傳輸?shù)墓獗徽{(diào)制。若將光看成簡(jiǎn)諧振動(dòng)的電磁波，光被調(diào)制。若將光看成簡(jiǎn)諧振動(dòng)的電磁波，則光可以被調(diào)制的參數(shù)有四個(gè)，即振幅（強(qiáng)則光可以被調(diào)制的參數(shù)有四個(gè)，即振幅（強(qiáng)度）、相位、波長(zhǎng)和偏振方向。度）、相位、波長(zhǎng)和偏振方向。 光纖液位傳感器光纖液位傳感器 保護(hù)管內(nèi)保護(hù)管內(nèi)為高溫為高溫光纖光纖低溫低溫光纖光纖光纖溫度傳感器光纖溫度傳感器 光纖式光電開(kāi)關(guān)光纖式光電開(kāi)關(guān)反射型反射型遮斷型遮斷型反射鏡反射型反射鏡反射型光纖式光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用光纖式光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用標(biāo)志孔標(biāo)志孔電路板標(biāo)志檢測(cè)電路板標(biāo)志檢測(cè) 當(dāng)光纖發(fā)出當(dāng)光纖發(fā)出的光穿過(guò)標(biāo)志孔的光穿過(guò)標(biāo)志孔時(shí)，若無(wú)反射，時(shí)，若無(wú)反射，說(shuō)明電路板方向說(shuō)明電路板方向放置正確。放置正確。 光纖光纖 耦合器耦合器傳輸光纖傳輸光纖出射光纖出射光纖光纖式光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用光纖式光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用遮斷型光纖遮斷型光纖光電開(kāi)關(guān)光電開(kāi)關(guān)出射光纖出射光纖接收光纖接收光纖光纖式光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用光纖式光電開(kāi)關(guān)應(yīng)用 采 用 遮采 用 遮斷型光纖光斷型光纖光電開(kāi)關(guān)對(duì)電開(kāi)關(guān)對(duì)IC 芯片引腳進(jìn)芯片引腳進(jìn)行檢測(cè)行檢測(cè)光纖的其他應(yīng)用光纖的其他應(yīng)用 軍用光纖陀螺：軍用光纖陀螺： 將激光射入繞成線圈的將激光射入繞成線圈的光纖，當(dāng)線圈的底座隨運(yùn)動(dòng)光纖，當(dāng)線