热工测量教案.docVIP

复习旧课：单色辐射高温计、全辐射高温计、比色高温计和红外测温仪的测温原理。“亮度温度”、“辐射温度”、 “比色温度”的定义，它们和真实温度的区别，同真实温度差异的大小由什么决定。 导入新课：除了我们前面学习过的比较传统、技术比较成熟的测温仪表外，还有现在较新型并广泛应用于各种参数测量的光纤传感器。 §2-8 光纤传感器 光纤传感 1、优点 2、应用 一、概述 （一）光纤的结构和传光原理 1、光纤的结构 圆柱形纤芯和包层组成，而且纤芯的折射率略大于包层的折射率 2、光纤的传光原理 （二）光导纤维的主要参数 1、数值孔径（NA） 2、光纤模式 阶跃型的圆筒波导内传播的模式数量表示为 希望V小：d不能太大，n2与n1之差很小 （三）光纤种类 1、按材料分 2、按折射率变化分 3、按传输模式分 （四）光纤的传输特性 1、传播损耗 损耗原因：光纤纤芯材料的吸收、散射，光纤弯曲处的辐射损耗等的影响 2、色散 （五）光源与光电探测器 常用光纤光源有发光二极管和二极管激光器。 光源的要求： （1）尺寸小，发光面积大； （2）波长范围在1.2～1.4um； （3）辐射亮度大。 二、光纤传感器的基本原理及分类 1、光纤传感器的基本原理 把被测量的状态转变为可测的光信号的装置，主要由光源、光纤、光 探测器和附加装置组成。 光受到被测量的调制，已调光经光纤耦合到光接收器， 使光信号变为电信号，经信号处理系统得到被测量。 2、光纤传感器的类型 （1）按光纤的使用方式分 (a) 功能型（全光纤型）光纤传感器 (b) 非功能型（或称传光型）光纤传感 （2）按光受被测对象的调制形式 （a）强度调制光纤传感器 （b）相位调制传感器 （c）频率调制光纤传感器 （b）偏振调制光纤传感器 3、光纤传感器的特点 （1）电绝缘性好。 （2）抗电磁干扰能力强。 （3）防爆性能好，耐腐蚀。 （4）高灵敏度。 （5）体积小、重量轻工业。 三、典型光纤传感器及应用 1、辐射温度传感器（无需光源被动式温度测量） 测量原理：黑体辐射定律 单波长测温过程如图2-45所示。 2、干涉型光纤温度传感器 测量原理：温度变化引起光纤中光的相位变化，测量相位的变化右得温度值。 马赫-泽德干涉仪测温原理如图2-46所示。 教学内容小结： 这次课我们主要学习了光纤传感器的基本原理、类型及特点，并分析了辐射光纤传感器的工作原理。 课后思考、讨论及作业： 本章小结：1、热电偶测温原理、基本定律、种类及结构、冷端温度补偿、测温系统。 2、热电阻测温原理、种类及结构、测温系统，热电阻的选择及误差分析。 3、模拟显示仪表的工作原理；数字显示仪表的优点、构成；温度变送器的作用。 4、非接触式测温仪表的测温原理，引入的三个温度。 5、光纤传感器的基本原理、类型及特点。 1