汽车车身电子与控制技术 作者 陈无畏 第二章.ppt

* * 功能型光纤传感器（Function Fiber Optic Sensor)，又称FF型光纤传感器） 光纤不仅起传光作用，而且是敏感元件 更高的灵敏度 调整困难 非功能型光纤传感器（Non-Function Fiber Optic Sensor)，又NF型光纤传感器） 光纤仅起传光作用 灵敏度、测量精度较低 有一种传感探针型光纤传感器 被 测 物 理 量 测量 方式 光的 调制 光 学 现 象 材????? 料 特 性 性 能 电?? 流 磁?? 场 FF 偏振 法拉第效应 石英系玻璃 铅系玻璃 电流50～1200A (精度0.24%) 磁场强度0.8～4800A/m(精度2%) 相位 磁致伸缩效应 镍 68碳莫合金 最小检测磁场强度8×10-5A/m-2(1～10kHz) NF 偏振 法拉第效应 YIG系强磁体FR-5铅玻璃 磁场强度0.08～160A/m (精度0.5%) 电?? 压 电?? 场 FF 偏振 Pockels效应 亚硝基苯胺 - 相位 电致伸缩效应 陶瓷振子 压电元件 - NF 偏振 Pockels效应 LiNbO3,LiTaO3Bi12SiO20 电压1～1000V电场强度0.1～1kV/cm(精度1%) 温?? 度 FF 相位 干涉现象 石英系玻璃 温度变化量17条/(℃·m) 光强 红外线透过 SiO2,CaF2,ZrF2 温度250～12℃ (精度1%) FF 偏振 双折射变化 石英系玻璃 温度30～1200℃ 开口数 折射率变化 石英系玻璃 - NF 断路 双金属片弯曲 双金属片 温度10～50℃(精度0.5℃) 断路 磁性变化 铁氧体 开(57℃)～关(53℃) 水银的上升 水? 银 40℃时精度0.5℃ 透射率 禁带宽度变化 GaAs、CdTe半导体 温度0～80℃ 透射率变化 石? 蜡 开(63℃)～关(52℃) 光强 荧光辐射 (Gd0.99Eu0.01)2O2S -50～300℃(精度0.1℃) 被 测 物 理 量 测量 方式 光的 调制 光 学 现 象 材????? 料 特 性 性 能 速?? 度 FF 频率 多普勒效应 石英系玻璃 流速10-4～103m/s NF 断路 风标的旋转 旋转圆盘 风速60m/s 振?? 动 压?? 力 音?? 响 FF 频率 多普勒效应 石英系玻璃 最小振辐0.4μm/(120Hz) 相位 干涉现象 石英系玻璃 压力154kPa·m/条 光强 微小弯曲损失 薄膜+膜条 压力0.9×10-2Pa以上 NF 光强 散射损失 C45H78O2+VL2255N 压力0～40kPa 断路 双波长透射率变化 振? 子 振幅0.05～500μm(精度1%) 光强 反射角变化 薄?? 膜 血压测量误差2.6×103Pa 射?? 线 FF 光强 生成着色中心 石英系玻璃铅系玻璃 辐照量0.01～1Mrad 图?? 像 FF 光强 光纤束成像 石英系玻璃 长数米 多波长传输 石英系玻璃 长数米 非线性光学 非线性光学元件 长数米 光的聚焦 多成分玻璃 长数米 （5）光纤传感器的基本结构 被 测 对 象 被 测 对 象 敏感元件 被 测 对 象 敏感元件 被 测 对 象 （6）光纤传感器的应用 第12章 ??光纤传感器 利用半导体材料的能量隙随温度几乎成线性变化。 敏感元件是一个半导体光吸收器，光纤用来传输信 号。当光源的光强度经光纤达到半导体薄片时，透 过薄片的光强受温度的调制温度T升高，材料吸收光 波长向长波移动，半导体薄片透过的光强度变化。 第12章 ??光纤传感器 利用光纤实现无接触位移测量。光源经一束多 股光纤将光信号传送至端部，并照射到被测物体 上。另一束光纤接受反射的光信号，并通过光纤 传送到光敏元件上。 被测物体与光纤间 距离变化，反射到 接受光纤上，光通 量发生变化。再通 过光电传感器检测 出距离的变化。 外界参数（温度、压力、振动等）引起光纤长度的变化和相位的光相位变化，从而产生不同数量的干涉条纹，对它的模向移动进行计数，就可测量温度或压力等。 2.有源传感器 图2-59　光纤数字温度计1—输入　2—热电偶　3—数字电路　4—输出　5—显示器6—光调制部件　7—光接续器　8—光信号　9—光源10—光纤　11—光电转换器　12—模拟电路 2.有源传感器 图2-60　光纤转矩传感器1—光源　2—光纤　3—检出器　4—反射小片5—吸收小片　6—套筒　7—轴　8—2号带9—轴承　10—1号带 (1)应变有源传感器　 图2-61　有源压力传感器结构a)弹性梁上的薄膜应变片　b)膜片连杆及弹性梁　c)传感器结构1—薄膜片(共四片)　2—引线　3、7—弹性梁　4—绝缘膜(陶瓷)　5—壳体　6—过载