传感器技术总复习课.ppt

边缘效应(edge effect) 当极板厚度h与极距δ之比相对较大时，边缘效应的影响就不能忽略。边缘效应不仅使电容传感器的灵敏度降低，而且产生非线性。为了消除边缘效应的影响，可以采用带有保护环(protection ring)的结构，如图4-10所示。保护环与定极板同心、电气上绝缘且间隙越小越好，同时始终保持等电位(equipotential)，以保证中间工作区得到均匀的(even)场强分布(field distribution)，从而克服边缘效应的影响。为减小极板厚度，往往不用整块金属板做极板，而用石英(quartz)或陶瓷(ceramics)等非金属材料，蒸涂(steam coat)一薄层金属作为极板。 13.5 激光检测 一.激光检测的物理基础 激光的形成条件： (1)具有能形成粒子数反转(Population Inversion)状态的工作物质——增益介质(Gain Medium)； (2)具有供给能量的激励源(Stimulation Source)； (3)具有提供反复进行受激辐射场所的光学谐振腔(Optical Resonance Cavity)。 激光的特性: (1)方向性强，亮度高(Great directivity, high brightness)? (2)单色性好(Good monochromaticity)?? (3)相干性好(Good coherency)? 材料色散(Material Chromatic Dispersion): 材料的折射率随光波长λ的变化而变化，这使光信号中各波长分量的光的群速度cg不同，故又称折射率色散(refractive index dispersion)。采用单色光源（如激光LASER）可以有效地减小材料色散的影响。 波导色散(Waveguide Chromatic Dispersion): 由于波导结构不同，某一波导模式的传播常数β随着信号角频率ω变化而引起色散，有时也称为结构色散(structural dispersion) 。 多模色散(Multimode Chromatic Dispersion): 在多模光纤中同时存在多个模式，不同模式沿光纤轴向传播的速度是不同的，它们到达终端时，必定有先有后，出现时延差，从而引起脉冲宽度展宽。单模光纤由于只传输一种模式，故不存在模式色散。 多模色散是阶跃型多模光纤中色散的主要根源；在单模光纤中起主要作用的是材料色散和波导色散。 9.1.3 光纤传感器分类 10.1 感应同步器 感应同步器(Inductosyn—Inductive Synchronizer)是应用电磁感应原理把位移量(Displacement quantity)转换成数字量(Digital quantity)的传感器。 感应同步器分为两大类，测量直线位移的直线式感应同步器和测量角位移的旋转式感应同步器。 感应同步器是一种多极感应元件(Multipole sensing element) ，由于多极结构对误差起补偿作用，所以用感应同步器来测量位移具有精度高、工作可靠、抗干扰能力强、寿命长、接长便利等优点。 第10章 数字式传感器 对于不同的感应同步器，视滑尺绕组激磁(Excitation)不同，其输出信号的处理方式有:1.鉴相法(Phase Discrimination) 2.鉴幅法(Amplitude Discrimination) 3.脉冲调宽法(Impulse Width Modulation) 三种。 第10章 数字式传感器 数字转换(Digital conversion)原理 1．辨向原理 光栅的位移变成莫尔条纹的移动后，经光电转换就成电信号输出。但在一点观察时，无论主光栅向左或向右移动，莫尔条纹均作明暗交替变化。若只有一条莫尔条纹的信号，则只能用于计数，无法辨别光栅的移动方向。 为了能辨向，尚需提供另一路莫尔条纹信号，并使两信号的相位差为π/2。通常采用在相隔1/4条纹间距的位置上安放两个光电元件来实现。 10.3 编码器 编码器(Encoder)以其高精度。高分辨率和高可靠性而被广泛用于各种位移测量。 编码器按照作用原理可分为：光电式(Photoelectric type)、接触式(Contact type)和电磁式(Electromagnetic type) 。 编码器按结构形式有直线式(Linear)编码器和旋转式(Revolving)编码器之分。由于旋转式光电编码器是用于角位移测量的最有效和最直接的数字式传感器，并已有各种系列产品可供选用，故本节着重讨论旋转式光电编码器。 第三节 编码器 第10章 数字式传感器 旋转式编码器有两种——增量编码器(Incremental Encoder)和绝对编码器(