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光纤压力传感器的基本原理

2013-8-15 14:47| 发布者: admin| 查看: 5537| 评论: 0

摘要:   为了弄清楚光纤压力传感器,需先介绍光纤位移传感器的基本原理。图3-35为光纤位移传感器原理示意图。它是利用光导纤维传输光信号的功能;根据探测到的反射光的强度间接地测量技测反射表面间的距离。   一个典型 ...

  为了弄清楚光纤压力传感器,需先介绍光纤位移传感器的基本原理。图3-35为光纤位移传感器原理示意图。它是利用光导纤维传输光信号的功能;根据探测到的反射光的强度间接地测量技测反射表面间的距离。
光纤位移传感器

  一个典型的光纤位移传感器中,由600根光导纤维组成一个直径为0.762mm的光缆,光纤内芯是折射率为1.62的火石玻璃,包层是折射率为1.52的冕牌玻璃。光缆的末端分成两支,—支用于光发射,一支用于光接收。光源是2.5V的白炽灯泡,而接收光信号的敏感元件是光电池。由光敏检测器产生与接收与光强成正比的电信号。对于每0.25m的位移,产生1V的电压输出,其分辨力是0.025um。
  光纤位移传感器的工作原理是:当光纤探头端都紧贴技测件时,发射光纤中的光不能反射到接收光纤中去,出而就不能产生光电流信号;当被测表面逐渐远窝光纤探头时,发射光纤照亮被测表面的面积月越来越大,使相应的发射光锥和接收光维重台面积B1越来越大,于是接收光纤端面上按照亮的B2区也越来越大,从而有一个与探头位移成线性增长的输出信号;当整个接收光纤端面被全部照亮时,输出信号就达到了位移—输出信号曲线上的“光峰点”光峰点以前的这段曲线叫前坡区;当被测表面继续远离探头时,由于被反射光照亮的B2面积大于C(见图3-36),即有部分反射光没有反射进接收光纤,而且出于接收光纤更加远离被测表面,使接收到的光强减小,因而光敏检测器的输出信号逐渐减弱,于是进入曲线的后坡区,如图3-36所示。在后坡区,信号强弱与探头和被测表面之间的距离平方成反比。在位移—输出曲线的前坡区中,输出信号的强度增加得非常快,所以这一区域可以剧来进行微米级的位移测量;后坡区域可用于距离较远而灵敏度、线性度和精度要求不高的测量;而在所谓的光峰区域,输出信号对于光强度变化的灵敏度要比对于位移交化的灵敏度大得多,所以这个区域可用于对表面状态进行光学测量。
光纤位移传感器

  照明和接收光纤的排列方式主要有以下几种:随机分布,同辐外传光分布、同轴内传光分布和对半分布。
  光纤压力传感器的工作原理类似于光纤位移传感器。光源发出的光出发剔光纤传输并投射到膜片的内表面上,然后反射,再由接收光纤接收并传回光敏元件,使股最的位置发生变化,从而输出的信号随之发生变化。与光纤位移传感器本向之处世,腆丹位置的微小变化是膜片在压力的作用下所产生的挠曲而引起的,而且光通量是膜斤的形状以及探头到膜片的平均距离的函数。

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