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几种新型传感器简介

几种新型传感器简介

1.光纤传感器

1.光纤传感器

2.光栅传感器

2.光栅传感器

3.生物传感器

3.生物传感器

4.超声波传感器

4.超声波传感器

5.CCD传感器

5.CCD传感器

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1.光纤传感器

1.光纤传感器

1.1光纤结构及导光原理

结构:

图1光纤的结构

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原理:全反射

图2光在光纤中反射过程示意图

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1.2光纤的主要特性参数

1)．数值孔径NA

光线在光纤中全反射的入射角的大小

称为光导纤维的孔径角，孔径角的正弦

入射光线所在媒质的折射率的乘积称为数

值孔径NA。

数值孔径是表示光导纤维集光能力的

一个参数，数值孔径越大表示光导纤维接

收的光通量越多，这有利于耦合效率的提

高。但数值孔径越大，光信号畸变也越严

重，所以要适当选择。

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2)．光纤模式光纤模式简单地说就是光波沿

着光纤传播的途径和方式。不同入射角度

的光线，在界面上反射的次数是不同的，

传递的光波之间的干涉所产生的横向强度

分布叫模式。光纤传播中的很多模式，对

信息的传播是不利的，因为同一种光信号

采取很多模式传播就会使这一光信号分为

不同时间到达接收端的多个小信号，从而

导致合成信号的畸变，因此，希望光纤模

式数量越少越好。

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•3)．传输损耗由于光纤纤芯材料的吸收、散射、

光纤弯曲处的辐射损耗等的影响，光信号在光纤

中的传播不可避免地要有损耗，光纤的传输损耗A

可用下式表示

A=αl=10

式中I——光纤的长度

α——光纤单位长度上的损耗

I——光纤入射端的光强

0

I——光纤输出端的光强

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1.3光纤传感器的类型

光纤传感器按其作用方式一般分为两种类型：一类是

物性型（或称为功能型）光纤传感器，另一类是结构型（

或称为非功能型）光纤传感器。

在物性型光纤传感器中，光纤不仅起传光的作用

同时又是敏感元件，即是利用被测物理量直接或间接对光

纤传送光的光强（振幅）、相位、偏振态、波长等进行调

制而构成的一类传感器。物性型光纤传感器的光纤本身就

是敏感元件，因此，加长光纤的长度可以得到很高的灵敏

度，尤其是利用干涉技术对光的相位变化进行测量的光纤

传感器，具有极高的灵敏度。但制造这类传感器的技术难

度大，结构复杂，调整较困难。

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结构型光纤传感器中光纤不是敏感元

件，只是作为传光元件。一般是在光纤的

端面或在两根光纤中间放置光学材料及敏

感元件来感受被测物理量的变化，从而使

透射光或反射光强度随之发生变化来进行

检测的。这里光纤只作为光的传输回路

所以要使这种光纤得到足够大的受光量和

传输的光功率，则必须采用数值孔径和芯

径较大的光纤。结构型光纤传感器结构简

单、可靠，技术上易实现，但灵敏度、测

量精度低于物性型光纤传感器。

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