模块七 新型传感器的应用 课件(共29张PPT)《传感器与检测技术应用》同步教学（人民邮电版）

(课件网) 模块七 新型传感器的应用 学习目标 熟悉常见的新型传感器 掌握常用的新型传感器的基本工作原理 掌握常用的新型传感器的应用 课题一 光纤传感器 一、基础知识 光导纤维能够大容量、高效率地传输光信号，实现了以光代电传输信息。它自问世以来，主要应用于通信领域，由此形成的光纤通信方式革命性的变化。在检测领域中将光导纤维的应用与传统的光电检测技术相结合就产生了一种新传感器－－光导纤维传感器，简称光纤传感器。 概括地说，光纤传感器就是利用光纤将待测量对光纤内传输的光波参量进行调制，并对被调制过的光波信号进行解调检测，从而获得待测量值的一种装置。 一、基础知识 1、光纤的结构 所谓光导纤维是一种传输光信息的导光纤维。它由导光的芯体玻璃（简称纤芯）和包层组成，纤芯位于光纤的中心部位，其直径约为5～100um，包层可用玻璃或塑料制成。包层外面常有塑料或橡胶的外套，它保护纤芯和包层并使光纤具有一定的机械强度。 图7.1 光纤的基本结构 一、基础知识 1、光纤的结构 图7.2 光在光导纤维中的传输 由于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纤维内的光波集中在光芯内传输。 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。纤芯的折射率稍大于包层的折射率 。 一、基础知识 2、光纤传感器的工作原理及分类 由于光纤既是一种电光材料又是一种磁光材料，它与电和磁存在某些相互作用的效应，因此它具有“传”和“感”的两种功能。 按照光纤在传感器中的作用，光纤传感器可分为传光型和功能型两种类型。 图7.3 光纤传感器基本形式 二、课题实施 光纤位移传感器一般用来测量小位移。最小能检测零点几微米的位移量。如图7.4所示的微小位移传感器是一种传光型光纤传感器，光从光源耦合到发射光缆，照射到被测物表面，再被反射回接收光缆，最后由光敏组件接收。这两股光缆在接近被测物之前汇合成Y型，汇合后的光纤端面被仔细磨平抛光。 图7.5是接收的相对光强与距离d的关系，峰值以左的线段1具有良好的线性，可用测量得到的光强值来检测位移。所用光缆中的光纤可达数百根，可测几百微米的小位移。 图7.4 光纤位移传感器原理图 图7.5 光纤位移传感器特性曲线 三、课题小结 在本课题中，要理解光纤传感器的定义；熟悉光纤传感器的基本结构；掌握光纤传感器的分类及其工作原理；熟练应用光纤位移传感器进行微小位移的测量；了解不同类型的光纤传感器测量相应物理量的方法。 课题二 红外传感器 一、基础知识 图7.9 红外传感器组件 用红外线作为检测媒介，来测量某些非电量，这样的传感器叫做红外传感器。 与用可见光作为媒介的检测方法相比，红外传感器具有以下几方面的优点： （1）可昼夜测量。 （2）不必设光源。 （3）适用于遥感技术。 一、基础知识 1、红外辐射 红外辐射简称红外线，它是一种人眼看不见的光线。但实际上它和其它任何光线一样，也是一种客观存在的物质。任何物体，只要它的温度高于绝对零度（－2730C），就会有红外线向周围空间辐射。 图7.10 电磁波谱 一、基础知识 1、红外辐射 红外线是位于可见光中红色光以外的光线，它的波长范围大致在0.75~1000um的频谱范围内，相对应频率大致在 HZ之间。 红外辐射的物理本质是热辐射。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，红外辐射的能量就越强。 一、基础知识 2、红外传感器的种类 目前，市场上的红外传感器主要有以下两种： （1）利用因基于黑体辐射的红外能量的吸收而产生的温度变化的加热型红外传感器。包括热释电型红外传感器和热电堆等。 （2）利用因由入射光能量激励的电子而产生的电导率变化或者电动势的量子型红外传感器 ... ...