检测技术第三章常用传感器与敏感元件第三章常用传感器与敏感元件3.1常用传感器分类3.2机械式传感器及仪表3.3电阻、电容与电感式传感器3.4磁电、压电与热电式传感器3.5光电传感器3.6光纤传感器3.7半导体传感器3.8红外测试系统3.9激光测试传感器3.10传感器的选用原则
Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 1 检测技术 第三章 常用传感器与敏感元件 第三章 常用传感器与敏感元件 3.1 常用传感器分类 3.2 机械式传感器及仪表 3.3 电阻、电容与电感式传感器 3.4 磁电、压电与热电式传感器 3.5 光电传感器 3.6 光纤传感器 3.7 半导体传感器 3.8 红外测试系统 3.9 激光测试传感器 3.10 传感器的选用原则
检测技术第三章常用传感器与敏感元件3.6光纤传感器以光学量为转换基础，以光信号为变换和传输载体，利用光导纤维传输光信号
Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 2 检测技术 第三章 常用传感器与敏感元件 3.6光纤传感器 以光学量为转换基础，以光信号为变换和传 输载体，利用光导纤维传输光信号
检测技术光缆的外形及光纤的拉制
Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 3 检测技术 第三章 常用传感器与敏感元件 光缆的外形及光 纤的拉制
各种装饰性光导纤维
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检测技术第三章常用传感器与敏感元件机械工业出版社http://www.ompbook.com
Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 5 检测技术 第三章 常用传感器与敏感元件
检测技术第三章常用传感器与敏感元件1、 光纤的结构光纤由纤芯、“包层及外套组成包层外套纤芯由纤芯、包层及外套组成的光纤的结构示意图纤芯是由玻璃、石英或塑料等制成的圆柱体，一般直径约为5～150μm。围绕着纤芯的那一层叫包层，材料也是玻璃或塑料等。纤芯的折射率ni稍大于包层的折射率n2。外套起保护光纤的作用。它的折射率n3大于包层的折射率n2
Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 6 检测技术 第三章 常用传感器与敏感元件 1、光纤的结构 • 光纤由纤芯、包层及外套组成 纤芯是由玻璃、石英或塑料等制成的圆柱体,一般直径约为5～150μm。 围绕着纤芯的那一层叫包层,材料也是玻璃或塑料等。纤芯的折射率n1 稍大于包层的折射率n2 。 外套起保护光纤的作用。它的折射率n3大于包层的折射率n2
检测技术第三章常用传感器与敏感元件光纤的种类1.按材料分类1）高纯度石英（Si02)玻璃纤维这种材料的光损耗比较小，在波长时，最低损耗约为0.47dB/km。锗硅光纤，包层用硼硅材料，其损耗约为0. 5 dB/km。2）多组分玻璃光纤用常规玻璃制成，损耗也很低。如硼硅酸钠玻璃光纤，在波长时，最低损耗为3.4dB/km。3）塑料光纤用人工合成导光塑料制成，其损耗较大，当时，达到100～200dB/km。但其重量轻，成本低，柔软性好，适用于短距离导光
Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 7 检测技术 第三章 常用传感器与敏感元件 1．按材料分类 1) 高纯度石英(SiO2)玻璃纤维 这种材料的光损耗比较小，在波长时，最低损耗约为 0.47 dB/km。锗硅光纤，包层用硼硅材料，其损耗约为 0.5 dB/km。 2) 多组分玻璃光纤 用常规玻璃制成，损耗也很低。如硼硅酸钠玻璃光纤，在 波长时，最低损耗为3.4 dB/km。 3) 塑料光纤 用人工合成导光塑料制成，其损耗较大，当时，达到100～ 200 dB/km。但其重量轻，成本低，柔软性好，适用于短距 离导光。 光纤的种类
检测技术第三章常用传感器与敏感元伴按光纤的传播模式分类根据传输模数的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤什么是光纤的传播模式光纤传输的光波，可以分解为沿纵轴向传播和沿横切向传播的两种平面波成分。后者在纤芯和包层的界面上会产生全反射，当它在横切向往返一次的相位变化为2的整倍数时，将形成驻波。形成驻波的光线组称为“模”；它是离散存在的，亦即一定纤芯和材料的光纤只能传输特定模数的光，频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两列波叠加后形成的波。波在介质中传播时其波形不断向前推进故称行波：上述两列波叠加后波形并不向前推进，故称驻波
Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 8 检测技术 第三章 常用传感器与敏感元件 按光纤的传播模式分类 根据传输模数的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。 什么是光纤的传播模式 光纤传输的光波，可以分解为沿纵轴向传播和沿横切向传播 的两种平面波成分。后者在纤芯和包层的界面上会产生全反射。 当它在横切向往返一次的相位变化为 的整倍数时，将形成驻 波。形成驻波的光线组称为“模”；它是离散存在的，亦即一 定纤芯和材料的光纤只能传输特定模数的光。 2 频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两列波 叠加后形成的波。波在介质中传播时其波形不断向前推进， 故称行波；上述两列波叠加后波形并不向前推进，故称驻波
检测技术第三章常用传感器与敏感元件单模光纤纤芯直径仅有几微米，接近波长。其折射率分布均为阶跃型。单模光纤原则上只能传送一种模数的光，常用于光纤传感器。这类光纤传输性能好，频带很宽，具有较好的线性度；但因芯小，难以制造和耦合。折射率分布单模阶跃折射率光纤包层涂敷层纤芯n2l
Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 9 检测技术 第三章 常用传感器与敏感元件 单模光纤纤芯直径仅有几微米，接近波长。其折射率分布均 为阶跃型。单模光纤原则上只能传送一种模数的光，常用于光 纤传感器。这类光纤传输性能好，频带很宽，具有较好的线性 度；但因芯小，难以制造和耦合
检测技术第三章常用传感器与敏感元件多模光纤允许多个模折射率分布多模阶跃折射率光纤包层涂数层数的光在光纤中同时纤芯传播，通常纤芯直径较大，达几十微米以上。由于每一个“模光进入光纤的角度不同，它们在光纤中走的路径不同，因此它折射率分布多模渐变折射率光纤包层涂敷层们到达另一端点的时纤芯间也不同，这种特征n2xxxxX1称为模分散。特别是阶跃折射率多模光纤模分散最严重。这限制了多模光纤的带宽和传输距离
Wuhan University of Technology 武汉理工大学机电工程学院 测试技术基础 第五章常用传感器 10 检测技术 第三章 常用传感器与敏感元件 多模光纤允许多个模 数的光在光纤中同时 传播，通常纤芯直径 较大，达几十微米以 上。由于每一个“模” 光进入光纤的角度不 同，它们在光纤中走 的路径不同，因此它 们到达另一端点的时 间也不同，这种特征 称为模分散。特别是 阶跃折射率多模光纤， 模分散最严重。这限 制了多模光纤的带宽 和传输距离