4.4电磁量检测技术 电量传感器:直接测量各种电学量(电压、 电流、电功率、电导率、磁导率、电场强度、 磁场强度、电感应强度等) 电量传感器的工作原理较多,主要有光纤式、 电感式、磁敏式等
4.4电磁量检测技术 电量传感器:直接测量各种电学量(电压、 电流、电功率、电导率、磁导率、电场强度、 磁场强度、电感应强度等) 电量传感器的工作原理较多,主要有光纤式、 电感式、磁敏式等
4.4.1电量检测技术
4.4.1 电量检测技术
一、光纤电流传感器 光纤的最初研究是为了通讯,因其具有 许多新特性,因此在其他领域也得到许 多新应用,包括光纤传感器 光纤测量技术 --20世纪70年代中期 -以光波为载体,光纤为媒质来感知和 传输外界被测信号
一、光纤电流传感器 • 光纤的最初研究是为了通讯,因其具有 许多新特性,因此在其他领域也得到许 多新应用,包括光纤传感器 • 光纤测量技术 --- 20世纪70年代中期 --- 以光波为载体,光纤为媒质来感知和 传输外界被测信号
光纤传感器的特点 高灵敏度、抗电磁干扰及抗辐射性能好、 耐腐蚀、可弯曲、体积小、结构简单及与 光纤传输线路相容
高灵敏度、抗电磁干扰及抗辐射性能好、 耐腐蚀、可弯曲、体积小、结构简单及与 光纤传输线路相容 光纤传感器的特点
光纤传感器的应用 ·光纤传感器可用于位移、振动、转动、 压力、弯曲、应变、速度、加速度、电 流、磁场、电压、湿度、温度、声场、 流量、浓度、pH值等的测量
光纤传感器的应用 • 光纤传感器可用于位移、振动、转动、 压力、弯曲、应变、速度、加速度、电 流、磁场、电压、湿度、温度、声场、 流量、浓度、pH值等的测量
1.光纤的基本结构 ·光纤(Optic fiber)-光导纤维 ·光纤是用光透射率高的电介质(如石英、 玻璃、塑料等)构成的光通路 由折射率较大的纤芯(光密介质)、折 射率较小的包层(光疏介质)、涂敷层、 护套构成的多层同心圆柱结构
1. 光纤的基本结构 • 光纤(Optic fiber) --- 光导纤维 • 光纤是用光透射率高的电介质(如石英、 玻璃、塑料等)构成的光通路 • 由折射率较大的纤芯(光密介质)、折 射率较小的包层(光疏介质) 、涂敷层、 护套构成的多层同心圆柱结构
对称柱体光学纤维 -多层介质结构 主体--纤芯与包层 护套+ 涂敷层+ 包层 纤芯 光纤结构示意图
主体 ---- 纤芯与包层 对称柱体光学纤维 --- 多层介质结构 光纤结构示意图
纤芯: 石英玻璃;直径:5~75μm 材料:二氧化硅(主体) 掺杂其他微量元素-提高折射率 包层-直径:100~200μm 材料:二氧化硅(主体),可掺杂 折射率略低于纤芯 涂敷层--材料:硅酮或丙烯酸盐-隔离杂光 护套-材料:尼龙/其他有机材料 提高机械强度,保护光纤 特殊场合:没有涂敷层和护套-裸纤
涂敷层--- 材料:硅酮或丙烯酸盐--- 隔离杂光 •石英玻璃;直径:5~75μm •材料:二氧化硅(主体) 掺杂其他微量元素--- 提高折射率 包层 --- 直径:100~200μm 材料:二氧化硅(主体),可掺杂 折射率略低于纤芯。 护套 --- 材料:尼龙/其他有机材料 --- 提高机械强度,保护光纤 特殊场合:没有涂敷层和护套 --- 裸纤 纤芯:
2.光纤的传光原理 ●基于全反射原理 ●当光纤以较小的入射角6,由光密介质1 射向光疏介质2(折射率n1>n2)时,一 部分光将以折射角0,折射入介质2,其余 部分以,反射回介质1
2. 光纤的传光原理 ●基于全反射原理 ●当光纤以较小的入射角θ1由光密介质1 射向光疏介质2(折射率n1 > n2 )时,一 部分光将以折射角θ2折射入介质2,其余 部分以θ1反射回介质1
●光的折射和反射定律:n1sin日=n2sin62 当射入角01=c时,光沿界面传播 n1>n2 临界角9c: 2 包层n2 sin 0 c n2/n 纤芯n1 ●全反射原理:当射入角日1>6c时,光不再 进入介质2,而在介质1中全反射
包层n2 纤芯n1 θ2 θC θ1 n1 > n2 ●光的折射和反射定律:n1 sinθ1= n2sin θ2 当射入角θ1 = θC 时,光沿界面传播 ●全反射原理:当射入角θ1 > θC 时,光不再 进入介质2,而在介质1中全反射 临界角θC: sinθC = n2 / n1