七光电式传感器.ppt

b）反射式：恒光源发出的光通量投射到被测物上，然后从被测物表面反射到光电元件上，光电元件的输出反映了被测物的某些参数。反射光通量取决于反射表面的性质、状态和与光源之间的距离，可制成表面粗糙度测试仪等。 1） 模拟式光电传感器 c）?遮光式：?恒光源发出的光通量在到达光电元件的途中遇到被测物，照射到光电元件上的光通量被遮蔽掉一部分，光电元件的输出反映了被测物的尺寸。 1） 模拟式光电传感器 d）?辐射式：光源本身是被测物，被测物发出的光投射到光电元件上，光电元件的输出反映了光源的某些物理参数。 1） 模拟式光电传感器 光电数字式转速表 天幕靶 脉冲式光电传感器的作用方式是光电元件的输出仅有两种稳定状态，即通与断的开关状态，所以也称为光电元件的开关运用状态。 2） 脉冲式光电传感器 2 3 1 2 3 1 (a) (b) 光电数字式转速表工作原理图 图(a)是在待测转速轴上固定一带孔的转速调置盘，在调置盘一边由白炽灯产生恒定光，透过盘上小孔到达光敏二极管组成的光电转换器上，转换成相应的电脉冲信号，经过放大整形电路输出整齐的脉冲信号，转速由该脉冲频率决定。 在待测转速的轴上固定一个涂上黑白相间条纹的圆盘，它们具有不同的反射率。当转轴转动时，反光与不反光交替出现，光电敏感器件间断地接收光的反射信号，转换为电脉冲信号。 2） 脉冲式光电传感器 -------光电数字式转速表 2） 脉冲式光电传感器 --------天幕靶 放大器 控制机构 可以用于自动控制，自动计数、自动报警、自动跟踪等。 光控继电器 数码相机 数码相机使用CCD光敏器件代替胶卷感光成像其原理就是CCD元件的光电效应。 光电管 2） 脉冲式光电传感器 --------其它 光导纤维 光纤传感器的工作原理和典型结构 5、光纤传感器 1）光导纤维 一、光导纤维的结构和传输原理 中心圆柱体称为纤芯，由石英玻璃或塑料制成。纤芯外围的圆筒形外壳称为包层，通常也是由玻璃或塑料制成。包层外面有涂敷层，之外是一层塑料保护外套。 光纤的结构示意图 光纤的导光能力取决于纤芯和包层的性质，机械强度取决于塑料保护外套。 一、光导纤维的结构和传输原理 光纤的传输原理 纤芯的折射率为n1；包层的折射率为n2； 光纤传输的基础：光的全反射 发生全反射的条件? n1＞n2相对折射率差用Δ表示 Δ=1– n2/ n1 通常Δ为0.005～0.14。 由Snell定律: 1）光导纤维 一、光导纤维的结构和传输原理 光纤的传输原理 若要使入射光线在纤芯和包层的界面上发生全反射，入射角应大于等于临界角即： 1）光导纤维 一、光导纤维的结构和传输原理 能使光线在光纤内全反射的最大入射角θc可由上式求得，即 NA称为光纤的数值孔径，它表示当入射光从外部介质射入光纤时，只有入射角小于θc的光才能在光纤中传播。 1）光导纤维 一、光导纤维的结构和传输原理 反映了光纤与光源或探测器等元件耦合时的耦合效率，只有入射光处于θc的光锥内, 光纤才能导光。一般希望有大的数值孔径，这有利于耦合效率的提高，但数值孔径过大，会造成光信号畸变。 数值孔径： 与光纤的几何尺寸无关，仅与纤芯和包层的折射率有关。可将NA值做的很大，但横截面积却很小，使得光纤柔软且可弯曲。 1）光导纤维 二、光导纤维的种类 1. 按折射变化： 阶跃型：光导纤维的纤芯与包层间的折射率是突变的。 渐变型 ：光纤横截面中心处折射率最大，其值有中心向外逐渐变小，到纤芯边界边时变为包层折射率。 1）光导纤维 性能较差。容易制造，连接耦合比较方便。这种光纤常用于非功能型光纤传感器。 二、光导纤维的种类 2.按其传输模式 能形成驻波的光线称为“模”。 “模”是离散存在的，某种光纤只能传输特定模数的光。 单模光纤： 多模光纤： 传输性能好，常用于功能型光纤传感器，与多模传感器相比线性更好、灵敏度更高和动态测量范围更大。但纤芯太小使得制造、连接和耦合很困难。 1）光导纤维 a).功能型光纤传感器 功能型光纤传感器 光纤传感器按其工作原理来分有：功能型和非功能型两大类。