《传感器与信号调理技术》课件第6章.ppt

图6-83不同的开关调制光纤3)反射式强度调制

这种强度调制的形式也很多，既可由一根或两根光纤组成，也可由光纤束组成，如图6-84所示。图6-84各种反射调制结构4)折射率调制法

折射率调制法的基本原理是，利用被测物理量的变化来

改变与纤芯相接触的物质的折射率，从而调制光纤内全反射光的强度。图6-85所示为常用的几种结构。图6-85常用折射率调制法的几种结构2.偏振态调制法

1)法拉第效应

当偏振光通过某种透明介质时，偏振光的偏振态将以光的传播方向为轴线旋转一定的角度，这种现象称为旋光现象。在磁场作用下的旋光效应称做法拉第效应(或磁致旋光效应)。图6-86法拉第效应的应用法拉第磁光效应表明，在磁场作用下，偏振光的光矢量将发生旋转，光矢量旋转的角度θ与光在磁致旋光物质中通过的距离L、磁感应强度B成正比，即

θ=VdLB

(6-53)根据式(6-53)可以制成光纤磁传感器，如果在长直导线上绕有N圈光纤，见图6-86(b)，那么，光矢量被旋转的角度θ与导线中的电流I有关：

θ=VdNI

(6-54)2)克尔电光效应

双折射得到的两束光中，一束总是遵循折射定律，这束光称为寻常光，或O光。另一束光则不然，它是不遵循折射定律的，称为非常光，或E光。O光和E光都是线偏振光，且O光

的光矢量垂直于晶体的主截面，而E光的光矢量在主截面内。两者的光矢量互相垂直。若O光的折射率为nO，E光的折射率为nE，则

Δn=|nO－nE|

(6-55)人们知道，非晶体在一般情况下不是双折射物质，光通过它们不发生双折射现象。但当它们受到外力或电场作用时，却会产生双折射，即所谓人为双折射现象。图6-87表示在

电场作用下，使物质产生双折射现象的克尔效应。图6-87克尔效应实验表明，在克尔效应中，折射率变化与电场之间的关系为

Δn=nO－nE=KλE2

(6-56)6.7红外传感器

红外辐射传感器即红外传感器是利用物体产生红外辐射的特性来检测有关物理量的器件。在物理学中，我们已经知道可见光、不可见光、红外线及无线电波等都是电磁波，它们之间的差别只是波长(或频率)的不同而已。各种不同的电磁波按照波长(或频率)的不同排成如图6-71所示的波谱图，又称为电磁波谱。图6-71电磁波波谱图6.7.1红外辐射的产生及其特性

红外光的另一特性是传播特性，红外线和所有电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉及吸收的特性，红外线在真空中的传播速度c=3×108m/s。在介质中传播时，由于介质的吸收和散射作用使红外线产生衰减。红外线的衰减遵循如下规律：

I=I0e－kx

(6-46)6.7.2红外辐射的基本定律

1.希尔霍夫定律

一个物体向周围辐射热能的同时也吸收周围物体的辐射能，如果几个物体处于同一温度场中，各物体的热发射本领正比于它的吸收本领。希尔霍夫定律可用公式表示为

Er=αE0

(6-47)2.斯忒藩-玻尔兹曼定律

物体温度越高，辐射出来的能量越大，用公式表示为

E=seT4

(6-48)3.维恩位移定律

热辐射发射的电磁波中包含着各种波长。实验证明，物体峰值辐射波长lm与物体自身的绝对温度T成反比，即

(6-49)6.7.3红外探测器(传