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传感器与自动检测.pptVIP

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(2)差动脉宽调制型电路图6.20差动脉冲宽度调制电路图6.21电路各点的充放电波形差动脉宽调制型电路的输出电压与电容变化呈线性关系。(3)调频型电路振荡器谐振电路由电容式传感器与电感元件构成,当传感器工作时,电容量发生变化,导致振荡频率产生相应的变化。再经过鉴频电路将频率的变化转换为振幅的变化,经放大器放大后即可显示,这种方法称为调频法。调频振荡器的振荡频率由下式决定:图6.22调频-鉴频电路原理图3.测量中存在的问题及解决办法(1)温度影响主要影响传感器的结构尺寸。应尽量选择温度系数小且稳定的金属材料做电容器极板,如铁镍合金。此外,应采用差动对称结构,在测量电路中加以补偿。对介电常数也有一定的影响。其中硅油、煤油等液体介质的介电常数是随温度的升高而近似成线性减小的。在测量电路中加以补偿。还可能影响到电容器极板支承架的电绝缘性能。应选择绝缘性能良好的材料,如陶瓷、石英等高绝缘电阻,低吸湿性材料。也可以适当增加激励源频率以减小容抗,从而降低支承架的漏电流的影响。光主要在纤芯中传输,光纤的导光能力主要取决于纤芯和包层的性质,即它们的折射率。纤芯的折射率大于包层的折射率,而且纤芯和包层构成一个同心圆双层结构,所以,可以保证入射到光纤内的光波集中在纤芯内传输。光纤的分类:按纤芯和包层材料性质分类,有玻璃光纤和塑料光纤;按传输模式分类,有单模光纤和多模光纤;按折射率分布分类,光纤的种类主要有三种。(1)阶跃型:阶跃型多模光纤折射率不随半径变化,各点分布均匀一致。(2)梯度型:梯度型多模光纤的纤芯折射率近似呈平方分布,在轴线上折射率最大,离开轴线则逐步降低,又称自聚焦光纤。(3)单孔型:由于单孔型光纤的纤芯直径较小,光以电磁场模的原理传导,能量损失小,适宜于远距离传输,又称单模光纤。6.1.2光纤的传输原理1.光的全反射定律光的反射与折射:由光密媒质(折射率为n1)射入光疏媒质(折射率为n2)n1sin?1=n2sin?2当入射角?1大于临界角?c(即?1?c)时,光不再产生折射,只有反射,形成光的全反射现象。临界角?c:图6.3光线在临界面上发生的内反射示意图光的全反射演示2.光纤的传光原理第1种:临界状态;第2种:漏光;第3种:全反射只有在光纤端面一定入射角范围内的光线才能在光纤内部产生全反射而传播出去。能产生全反射的最大入射角可以通过临界角定义求得。光纤的数值孔径(NA)这个概念,则数值孔径是衡量光纤集光性能的一个主要参数,它决定了能被传播的光束的半孔径角的最大值?c,反映了光纤的集光能力。它表示无论光源发射功率多大,只有2?c张角的光,才能被光纤接收、传播(全反射)。NA数值越大,光纤的集光能力越强。光纤产品通常不给出折射率,而只给出NA的值。石英光纤的NA=0.2~0.4。6.1.3光纤传感器的结构、特点及种类1.光纤传感器的结构与特点光纤传感器构成示意图如图6.5所示,主要由光发送器、敏感元件、光接收器、信号处理系统及光导纤维等主要部分所组成。图6.5光纤传感器构成示意图与常规传感器不同,光纤传感器以光学测量为基础,把被测量的变量状态转换为可测的光信号。它的主要特点为:①抗电磁干扰能力强。②灵敏度高。③电绝缘性能好。④重量轻,体积小,柔软,可挠性好。⑤适于遥控。⑥耐腐蚀,耐高温,防燃防爆。因此,光纤传感器可广泛应用于位移、速度、加速度、压力、温度、液位、流量、水声、电声、磁场、放射性射线等物理量的测量。2.光纤传感器的分类从广义上讲,凡是采用光导纤维的传感器均可称为光纤传感器,其分类方法如下。(1)按测量对象分类可以分为光纤温度传感器、光纤浓度传感器、光纤电流传感器、光纤流速传感器等。(2)按光纤在传感器中的作用分类可分为FF型功能型光纤传感器和NFF型非功能型光纤传感器。(3)按光纤中光波调制的原理分类可分为5类,即强度调制型、相位调制型、偏振调制型、频率调制型和波长调制型光纤传感器。3.光纤传感器功能(1)强度调制型光纤传感器图6.6强度调制型光纤传感器的几种形式(2)相位调制型光纤传感器某些被测量作用于光纤时,将引起光纤中光的相位发生变化。通常要利用光的干

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