传感器与检测技术八讲-7.pptx

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第7章光电式传感器;7.5光纤传感器;7.5.1光导纤维;图7-25光纤的结构与传输原理;数值孔径(NA)定义为;二、光导纤维的种类

1.按折射变化情况分为:

阶跃型:纤芯和包层间的折射率是突变的。

渐变型:光纤在横截面中心的折射率最大,并由中心向外逐渐变小。保证传递的光束集中在光纤轴线附近前进。

2.按其传输模式分为:

单模:跃变型光纤中纤芯尺寸很小,只能传输一种模式,线性度、灵敏度好

多模:跃变型光纤中纤芯尺寸较大,传输模式很多,易于制造,连接耦合方便。;7.5.2光纤传感器的工作原理;7.6电荷耦合器件;CCD是一种半导体器件,在N型或P型硅衬底上生长一层很薄的SiO2,再在SiO2薄层上依次序沉积金属电极,这种规则排列的MOS电容阵列再加上两端的输入及输出二极管就构成了CCD芯片。

CCD可以把光信号转换成电脉冲信号。每一个脉冲只反映一个光敏元的受光情况,脉冲幅度的高低反映该光敏元受光的强弱,输出脉冲的顺序可以反映光敏元的位置,这就起到图象传感器的作用。;线阵64位CCD结构示意图;当向SiO2表面的电极加正偏压时,P型硅衬底中形成耗尽区(势阱),耗尽区的深度随正偏压升高而加大。其中的少数载流子(电子)被吸收到最高正偏压电极下的区域内(如图中Ф1极下),形成电荷包(势阱)。;CCD固态图像传感器由感光部分和移位寄存器组成。感光部分是指在同一半导体衬底上布设的由若干光敏单元组成的阵列元件,光敏单元简称“像素”。固态图像传感器利用光敏单元的光电转换功能将投射到光敏单元上的光学图像转换成电信号“图像”,即将光强的空间分布转换为与光强成正比的、大小不等的电荷包空间分布,然后利用移位寄存器的移位功能将电信号“图像”传送,经输出放大器输出。;图7-27线型CCD图像传感器

(a)单行结构;(b)双行结构;图8-28面型CCD图像传感器结构

(a)线转移型;(b)帧转移型;(c)隔离转移型;下页;7.7光栅式传感器;7.7.1基本工作原理和计量光栅的种类;7.7.2莫尔条纹;横向莫尔条纹重要特性:;光栅传感器光源:;(1)透射式光路;(2)反射式光路;辨向原理;7.8激光式传感器;7.8.1激光干涉仪测位??

7.8.2激光测长度原理

现代长度计量很多都是利用光波的干涉现象来进行,其精度主要取决于光的单色性的好坏。一种单色光的最大可测长度L与该单色光的波长λ及其普线宽度δ之间的关系为;第7章本章要点;第7章本章要点

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