第10章光电测量技术课件.ppt

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1、第10章光电测量技术第1页，此课件共38页哦光电式传感器：光电式传感器：将被测量的变化转换成光量的变化，再通过光将被测量的变化转换成光量的变化，再通过光电元件把光量变化转换成电信号的一种装置。电元件把光量变化转换成电信号的一种装置。光电传感器的物理基础是光电效应。光电传感器的物理基础是光电效应。10.1 10.1 光电测量基础知识光电测量基础知识x1光源光源光源光源光通路光通路光通路光通路光电器件光电器件光电器件光电器件测量电路测量电路测量电路测量电路光量光量电量x2输出X1X1被测量直接引起光源光量的变化被测量直接引起光源光量的变化被测量直接引起光源光量的变化被测量直接引起光源光量的变化X2

2、X2被测量在光传播过程中调制光量被测量在光传播过程中调制光量被测量在光传播过程中调制光量被测量在光传播过程中调制光量对光量的调制方法：对光量的调制方法：对光量的调制方法：对光量的调制方法：第2页，此课件共38页哦 物体在光的照射下产生电子发射的现象称为光电发射效物体在光的照射下产生电子发射的现象称为光电发射效应或外光电效应。应或外光电效应。E=hfh 普朗克常数，普朗克常数，h=6.631010-34-34JSJS；f 是光的频率。是光的频率。光子的能量光子的能量E与它的频率成正比与它的频率成正比(爱因斯坦光量子理论爱因斯坦光量子理论)光电效应分两大类型：光电效应分两大类型：外光电效应外光电效

3、应和和内光电效应内光电效应10.2 10.2 外光电效应外光电效应第3页，此课件共38页哦物体表面受光照射，表面内的电子与光子碰撞，光子把全部能量物体表面受光照射，表面内的电子与光子碰撞，光子把全部能量转移给电子。如电子的能量超过逸出功转移给电子。如电子的能量超过逸出功A A0 0时，电子就逸出物体时，电子就逸出物体表面产生光电发射。表面产生光电发射。如果不考虑电子热运动的能量，产生光电发射的条件是：光子如果不考虑电子热运动的能量，产生光电发射的条件是：光子能量能量hfhf超过表面逸出功超过表面逸出功A A0 0。mv2/2=hf-A0v-电子逸出时的速度电子逸出时的速度；m-电子的质量。电子

4、的质量。爱因斯坦光电方程说明光电发生服从以下定律爱因斯坦光电方程说明光电发生服从以下定律：1 1）物体表面发射的电子数物体表面发射的电子数(光电流光电流)与光强成正比；与光强成正比；2 2）光电子的动能随光的频率成正比的增加，而与光强无关；光电子的动能随光的频率成正比的增加，而与光强无关；3 3）光电子逸出物体表面，光电子逸出物体表面，hfAhfA0 0。对于每种物体都存在一个极限。对于每种物体都存在一个极限频率（红限频率频率（红限频率f f0 0）否则不会有光电子发射出来。否则不会有光电子发射出来。第4页，此课件共38页哦在真空的玻璃泡内装有两个电极：在真空的玻璃泡内装有两个电极：光电阴极和

5、阳极光电阴极和阳极。(1)(1)结构和工作原理结构和工作原理 (真空光电管真空光电管)光电管光电管光电阴极贴附在玻璃泡内壁或涂在半圆光电阴极贴附在玻璃泡内壁或涂在半圆筒形的金属片上，当阴极受到适当波长筒形的金属片上，当阴极受到适当波长的光线照射时便发射电子，电子被带正的光线照射时便发射电子，电子被带正电位的阳极所吸引，这样在光电管内就电位的阳极所吸引，这样在光电管内就有电子流，在外电路中便产生了电流。有电子流，在外电路中便产生了电流。第5页，此课件共38页哦 充气光电管充气光电管 在玻璃泡内充以少量的惰性气体，如氩或氖。光电子在趋向阳极的途中撞在玻璃泡内充以少量的惰性气体，如氩或氖。光电子在趋

6、向阳极的途中撞击惰性气体的原子，使其电离，使阳极电流急剧增加，击惰性气体的原子，使其电离，使阳极电流急剧增加，提高了光电管的灵敏提高了光电管的灵敏度度。缺点缺点:灵敏度随电压显著变化、稳定性、频率特性等比真空光电管差。灵敏度随电压显著变化、稳定性、频率特性等比真空光电管差。第6页，此课件共38页哦光电倍增管光电倍增管 在入射光极为微弱时，光电管产生的光电流很小，在这种情况下在入射光极为微弱时，光电管产生的光电流很小，在这种情况下即使光电流能被放大，但信号和噪声同时被放大了，为克服这个即使光电流能被放大，但信号和噪声同时被放大了，为克服这个缺点，要采用光电倍增管。缺点，要采用光电倍增管。(1)(

7、1)光电倍增管的结构和工作原理光电倍增管的结构和工作原理第7页，此课件共38页哦由光电阴极、若干个倍增极和阳极由光电阴极、若干个倍增极和阳极三部分组成。三部分组成。光电倍增极上涂有电子轰击下能够光电倍增极上涂有电子轰击下能够发射更多电子的材料。发射更多电子的材料。倍增极数目在倍增极数目在4 41414个不等。个不等。第8页，此课件共38页哦光照光照光照光照 半导体半导体半导体半导体 电子在物体内部运动电子在物体内部运动电子在物体内部运动电子在物体内部运动内光电效应内光电效应内光电效应内光电效应光电导效应、光生伏特效应光电导效应、光生伏特效应光电导光电导：入射光子的能量如果大于禁带宽度，即：入射

8、光子的能量如果大于禁带宽度，即hfEg,电子受光子的激电子受光子的激发由价带越过禁带跃迁到导带，载流子数增多使其发由价带越过禁带跃迁到导带，载流子数增多使其电阻下降电阻下降。10.3 内光电效应内光电效应第9页，此课件共38页哦 光电导效应光电导效应-光敏电阻光敏电阻(1)结构和原理结构和原理又称光导管。在玻璃底板上均匀地涂上薄薄的一层半导体，半导体又称光导管。在玻璃底板上均匀地涂上薄薄的一层半导体，半导体的两端装上金属电极，使电极与半导体层可靠地电接触，然后，将的两端装上金属电极，使电极与半导体层可靠地电接触，然后，将它们压入塑料封装体内。为了防止周围介质的污染，在半导体光敏它们压入塑料封装

9、体内。为了防止周围介质的污染，在半导体光敏层上覆盖一层漆膜，漆膜成分的选择应该使它在光敏层最敏感的波层上覆盖一层漆膜，漆膜成分的选择应该使它在光敏层最敏感的波长范围内透射率最大。长范围内透射率最大。第10页，此课件共38页哦 光敏电阻利用光电导效应制成，一般选用禁带宽度较宽的半光敏电阻利用光电导效应制成，一般选用禁带宽度较宽的半导体材料。导体材料。原理：原理：光敏电阻在受到光的照射时，由于内光电效应使其导电性光敏电阻在受到光的照射时，由于内光电效应使其导电性能增强，电阻能增强，电阻R RG G值下降，流过负载电阻值下降，流过负载电阻R RL L的电流及其两端电压也的电流及其两端电压也随之变化。

10、光线越强，电流越大。当随之变化。光线越强，电流越大。当光照停止时光照停止时，光电效应消失，光电效应消失，电阻恢复原值电阻恢复原值。第11页，此课件共38页哦1:1:硫化镉、硫化镉、2:2:硫化铊、硫化铊、3:3:硫化铅。硫化铅。光敏电阻的光电特性光敏电阻的光电特性 在一定电压作用下，光电流在一定电压作用下，光电流I I与照射光通与照射光通量量的关系称为光电特性。的关系称为光电特性。光敏电阻的光电特性具有非线性。光敏电阻的光电特性具有非线性。光敏电阻的光谱特性光敏电阻的光谱特性第12页，此课件共38页哦2 2 光电池光电池-光生伏特效应光生伏特效应 光电池基于阻挡层的光电效应工作的。光电池基于阻

11、挡层的光电效应工作的。在光线照射下，直接将光量转变为电动势的光在光线照射下，直接将光量转变为电动势的光电元件。实质上它就是电压源。电元件。实质上它就是电压源。光电池的种类很多，有硒光电池、氧化亚铜光电池的种类很多，有硒光电池、氧化亚铜光电池、光电池、硫化铊光电池、硫化镉光电池、锗光电池、硫化铊光电池、硫化镉光电池、锗光电池、硅光电池、砷化镓光电池等。硅光电池、砷化镓光电池等。其中硅光电池和硒光电池用途广泛。其中硅光电池和硒光电池用途广泛。第13页，此课件共38页哦 本课程介绍硅和硒两种光电池本课程介绍硅和硒两种光电池.(1)(1)结构原理结构原理 硅光电池是在一块硅光电池是在一块N N型硅片上

12、，型硅片上，用扩散的方法掺入一些用扩散的方法掺入一些P P型杂质型杂质（例如硼）形成（例如硼）形成PNPN结。结。入射光照射在入射光照射在PNPN结上时，若光子能量结上时，若光子能量hfhf大于半导体材料的禁带宽度大于半导体材料的禁带宽度E Eg g，则在，则在PNPN结内产生电子结内产生电子-空穴对，在内电场的作用下，空穴移向空穴对，在内电场的作用下，空穴移向P P型型区，电子移向区，电子移向N N型区，使型区，使P P型区带正电，型区带正电，N N型区带负电，因而型区带负电，因而PNPN结产生结产生电势。电势。第14页，此课件共38页哦硒光电池是在铝片上涂硒，再用溅射硒光电池是在铝片上涂硒

13、，再用溅射的工艺，在硒层上形成一层半透明的的工艺，在硒层上形成一层半透明的氧化硒。在正反两面喷上低溶合金作氧化硒。在正反两面喷上低溶合金作为电极。在光线照射下，镉材料带负为电极。在光线照射下，镉材料带负电，硒材料上带正电，形成光电流或电，硒材料上带正电，形成光电流或光电势。光电势。(2)(2)主要特性主要特性光电池的光谱特性光电池的光谱特性不同光电池的光谱峰值位置不同。如不同光电池的光谱峰值位置不同。如硅光电池在硅光电池在8000 8000 附近，硒光电池附近，硒光电池在在5400 5400 附近。附近。硒光电池的结构硒光电池的结构硒光电池的结构硒光电池的结构 0.2 0.2 0.4 0.6

14、0.8 1.0 1.20.4 0.6 0.8 1.0 1.2100100 80 80 60 60 40 40 20 20 0 0 第15页，此课件共38页哦 硅光电池的光谱范围广，即为硅光电池的光谱范围广，即为4500450011000 11000 之间，硒光电池的之间，硒光电池的光谱范围为光谱范围为340034007500 7500 。因此硒光电池适用于可见光，常用于照。因此硒光电池适用于可见光，常用于照度计测定光的强度。度计测定光的强度。光电池的光照特性光电池的光照特性 光电池在不同的光强照射下光电池在不同的光强照射下可产生不同的光电流和光生电动可产生不同的光电流和光生电动势。势。短路电流

15、在很大范围内与光强成线性关系。开路电压随光强变化是非短路电流在很大范围内与光强成线性关系。开路电压随光强变化是非线性的，并且当照度在线性的，并且当照度在2000lx2000lx时就趋于饱和了。时就趋于饱和了。因此把光电池作为因此把光电池作为测量元件时，应把它当作电流源的形式来使用，不宜用作电压源。测量元件时，应把它当作电流源的形式来使用，不宜用作电压源。第16页，此课件共38页哦 光电池的短路电流：是反映外接负载电阻相对于光电池内阻很小时的光电流。而光电池的内阻是随着照度增加而减小的，所以在不同照度下可用大小不同的负载电阻为近似“短路”条件。从实验中知道，负载电阻越小，光电流与照度之间的线性关

16、系越好，且线性范围越宽。对于不同的负载电阻，可在不同的照度范围内，使光对于不同的负载电阻，可在不同的照度范围内，使光电流与光强保持线性关系，所以应用光电池作测量元件电流与光强保持线性关系，所以应用光电池作测量元件时，所用负载电阻的大小，应根据光强的具体情况而定。时，所用负载电阻的大小，应根据光强的具体情况而定。总之，负载电阻越小越好总之，负载电阻越小越好。第17页，此课件共38页哦光电池的频率特性光电池的频率特性 光电池在作为测量、计数、接收元件时，常用交变光照。光电池在作为测量、计数、接收元件时，常用交变光照。光电池的频率特性：反映光的交变频率和光电池输出电流的关光电池的频率特性：反映光的交

17、变频率和光电池输出电流的关系。系。硅光电池可以有很高的频率响应硅光电池可以有很高的频率响应 第18页，此课件共38页哦 开路电压随温度升高而下降的速度较快开路电压随温度升高而下降的速度较快;短路电流随温度升高而缓慢增加。短路电流随温度升高而缓慢增加。当用光电池作测量元件时，在系统设计中应考虑到温度的漂移，采取当用光电池作测量元件时，在系统设计中应考虑到温度的漂移，采取相应的措施来进行补偿。相应的措施来进行补偿。光电池的温度特性光电池的温度特性 第19页，此课件共38页哦3光敏二极管光敏二极管光敏二极管又称光电二极光敏二极管又称光电二极管。管。管芯是一个具有光敏特性管芯是一个具有光敏特性的的PN

18、PN结，它被封装在管壳内。结，它被封装在管壳内。发光二极管管芯的光敏面是发光二极管管芯的光敏面是通过扩散工艺在通过扩散工艺在N N型单晶硅型单晶硅上形成的一层薄膜。上形成的一层薄膜。第20页，此课件共38页哦 光敏二极管在电路中处于反向偏置，在没有光照射时，反向电光敏二极管在电路中处于反向偏置，在没有光照射时，反向电阻很大，反向电流阻很大，反向电流(暗电流暗电流)很小。当光照射在很小。当光照射在PNPN结上，光子打在结上，光子打在PNPN结附近，使结附近，使PNPN结附近产生光生电子及光生空穴，因此使结附近产生光生电子及光生空穴，因此使PNPN结结的反向电流增大。的反向电流增大。第21页，此课

19、件共38页哦4 4 光敏三极管光敏三极管光敏三极管光敏三极管:PNPPNP型型和和NPNNPN型型。当集电极加上正电压，基极开路时，集电极处于反向偏置状态。当集电极加上正电压，基极开路时，集电极处于反向偏置状态。当光线照射在集电结的基区时，会产生电子当光线照射在集电结的基区时，会产生电子-空穴对，光生电子空穴对，光生电子被拉到集电极，基区留下空穴，使基极和发射极间的电压升高，便被拉到集电极，基区留下空穴，使基极和发射极间的电压升高，便有大量的电子流向集电极，形成输出电流，且集电极电流为光电流有大量的电子流向集电极，形成输出电流，且集电极电流为光电流的的 倍。倍。第22页，此课件共38页哦(2)

20、(2)光敏三极管的主要特性光敏三极管的主要特性光敏三极管的光谱特性光敏三极管的光谱特性 光敏三极管存在一个最佳灵敏度光敏三极管存在一个最佳灵敏度的峰值波长。当入射光的波长增加的峰值波长。当入射光的波长增加时，相对灵敏度要下降。时，相对灵敏度要下降。光敏三极管的伏安特性光敏三极管的伏安特性第23页，此课件共38页哦光敏三极管的光照特性光敏三极管的光照特性 光敏三极管的输出电流光敏三极管的输出电流I I和照度之间的关系，它们之间呈近似线和照度之间的关系，它们之间呈近似线性关系。当光照足够大（几千勒克斯）时，会出现饱和现象，从性关系。当光照足够大（几千勒克斯）时，会出现饱和现象，从而使光敏三极管既可

21、作线性转换元件，也可作开关转换元件。而使光敏三极管既可作线性转换元件，也可作开关转换元件。第24页，此课件共38页哦光敏三极管的频率特性光敏三极管的频率特性 光敏三极管的频率特性受负载电阻的影响，减小负载电阻光敏三极管的频率特性受负载电阻的影响，减小负载电阻可以提高频率响应。光敏三极管的频率响应比光敏二极管可以提高频率响应。光敏三极管的频率响应比光敏二极管差。差。第25页，此课件共38页哦 光纤：光导纤维，光纤：光导纤维，光纤：光导纤维，光纤：光导纤维，70707070年代发展新兴光电材料年代发展新兴光电材料年代发展新兴光电材料年代发展新兴光电材料 光电子学领域光电子学领域光电子学领域光电子学

22、领域 光纤传感技术：光通信，受外界环境因素影响光纤传感技术：光通信，受外界环境因素影响光纤传感技术：光通信，受外界环境因素影响光纤传感技术：光通信，受外界环境因素影响外界因素外界因素外界因素外界因素光纤传输光波量光纤传输光波量光纤传输光波量光纤传输光波量外界因素：压力、温度、电场、磁场、光波量：光强、相位、频外界因素：压力、温度、电场、磁场、光波量：光强、相位、频外界因素：压力、温度、电场、磁场、光波量：光强、相位、频外界因素：压力、温度、电场、磁场、光波量：光强、相位、频率、偏振态率、偏振态率、偏振态率、偏振态 可测量可测量可测量可测量70707070多个物理量多个物理量多个物理量多个物理量

23、10.4 10.4 光纤传感器光纤传感器特点：灵敏度高、结构简单、体积小、抗电磁干扰、耐腐蚀、特点：灵敏度高、结构简单、体积小、抗电磁干扰、耐腐蚀、特点：灵敏度高、结构简单、体积小、抗电磁干扰、耐腐蚀、特点：灵敏度高、结构简单、体积小、抗电磁干扰、耐腐蚀、绝缘性好、光路可弯曲、遥测绝缘性好、光路可弯曲、遥测绝缘性好、光路可弯曲、遥测绝缘性好、光路可弯曲、遥测 多学科性：纤维光学、光电多学科性：纤维光学、光电多学科性：纤维光学、光电多学科性：纤维光学、光电技术、弹性力学、电磁学、电子技术、微机应用技术、弹性力学、电磁学、电子技术、微机应用技术、弹性力学、电磁学、电子技术、微机应用技术、弹性力学、

24、电磁学、电子技术、微机应用光纤传感器光纤传感器光纤传感器光纤传感器第26页，此课件共38页哦 光纤传感器所用光纤有单模光纤和多模光纤。光纤传感器所用光纤有单模光纤和多模光纤。单模光纤的纤芯直径通常为单模光纤的纤芯直径通常为2 212m12m，很细的纤芯半径接近于光源波，很细的纤芯半径接近于光源波长的长度，仅能维持一种模式传播，一般相位调制型和偏振调制型长的长度，仅能维持一种模式传播，一般相位调制型和偏振调制型的光纤传感器采用单模光纤；光强调制型或传光型光纤传感器多采的光纤传感器采用单模光纤；光强调制型或传光型光纤传感器多采用多模光纤。用多模光纤。第27页，此课件共38页哦1 1、光纤的结构、光

25、纤的结构、光纤的结构、光纤的结构涂敷层：硅铜、丙烯酸盐涂敷层：硅铜、丙烯酸盐涂敷层：硅铜、丙烯酸盐涂敷层：硅铜、丙烯酸盐 增加机械强度增加机械强度增加机械强度增加机械强度塑料套管：保护、不同颜色塑料套管：保护、不同颜色塑料套管：保护、不同颜色塑料套管：保护、不同颜色 区分区分区分区分纤芯：纤芯：纤芯：纤芯：、掺杂、掺杂、掺杂、掺杂包层：包层：包层：包层：、掺杂（、掺杂（、掺杂（、掺杂（）降低光折射率、降低光折射率、降低光折射率、降低光折射率、100 200um100 200um多层介质结构多层介质结构多层介质结构多层介质结构的对称圆柱体的对称圆柱体的对称圆柱体的对称圆柱体2n第28页，此课件共

26、38页哦2 2、光纤波导原理、光纤波导原理、光纤波导原理、光纤波导原理临界角临界角临界角临界角全反射全反射全反射全反射光折射与反射的光折射与反射的snell定律定律第29页，此课件共38页哦数值孔径数值孔径NANA:描述集光的能力描述集光的能力(反映纤芯接受光量的多少反映纤芯接受光量的多少)NANA意义：无论光源发射功率多大，只有入射光处于意义：无论光源发射功率多大，只有入射光处于22c c的光角内，的光角内，光纤才能导光。光纤才能导光。NANA是光纤的一个重要参数。一般希望有大的数值是光纤的一个重要参数。一般希望有大的数值孔径，这有利于耦合效率的提高，但数值孔径过大，会造成光信孔径，这有利于

27、耦合效率的提高，但数值孔径过大，会造成光信号畸变，所以要适当选择数值孔径的数值。号畸变，所以要适当选择数值孔径的数值。一般光线所处环境为空气，一般光线所处环境为空气，n n0 0=1=1。光纤产品一般只给光纤产品一般只给光纤产品一般只给光纤产品一般只给NANANANA，石英光纤，石英光纤，石英光纤，石英光纤 0.2 0.40.2 0.40.2 0.40.2 0.4。第30页，此课件共38页哦3 3 3 3、光纤传感器基本原理及类型、光纤传感器基本原理及类型组成：光纤、光源、光探测器组成：光纤、光源、光探测器组成：光纤、光源、光探测器组成：光纤、光源、光探测器传光型：非功能型、多模光纤（传输更多

28、光量）传光型：非功能型、多模光纤（传输更多光量）传光型：非功能型、多模光纤（传输更多光量）传光型：非功能型、多模光纤（传输更多光量）传感型：功能型、单模光纤（被测对象调制光纤特性）传感型：功能型、单模光纤（被测对象调制光纤特性）传感型：功能型、单模光纤（被测对象调制光纤特性）传感型：功能型、单模光纤（被测对象调制光纤特性）1 1 1 1）、传光型光纤传感器）、传光型光纤传感器）、传光型光纤传感器）、传光型光纤传感器调制器调制器光纤：传输光波、不连续（入射、出射光纤）、光纤：传输光波、不连续（入射、出射光纤）、光纤：传输光波、不连续（入射、出射光纤）、光纤：传输光波、不连续（入射、出射光纤）、多

29、模光纤多模光纤多模光纤多模光纤 调制器：敏感元件、被测量作用下使光路遮断、光穿透率变化调制器：敏感元件、被测量作用下使光路遮断、光穿透率变化调制器：敏感元件、被测量作用下使光路遮断、光穿透率变化调制器：敏感元件、被测量作用下使光路遮断、光穿透率变化第31页，此课件共38页哦光纤：光纤：光纤：光纤：“传传传传”传输光波传输光波传输光波传输光波“感感感感”外界作用下光外界作用下光外界作用下光外界作用下光学特性变化学特性变化学特性变化学特性变化 光纤连续光纤连续光纤连续光纤连续2 2）、传感型光纤传感器）、传感型光纤传感器）、传感型光纤传感器）、传感型光纤传感器特点：特点：特点：特点：（1 1 1

30、1）传光性好、损耗小）传光性好、损耗小）传光性好、损耗小）传光性好、损耗小（2 2 2 2）频带宽、超高速测量）频带宽、超高速测量）频带宽、超高速测量）频带宽、超高速测量（3 3 3 3）灵敏度、线性好）灵敏度、线性好）灵敏度、线性好）灵敏度、线性好（4 4 4 4）非接触、非破坏性、远距测量）非接触、非破坏性、远距测量）非接触、非破坏性、远距测量）非接触、非破坏性、远距测量（5 5 5 5）体积小、重量轻）体积小、重量轻）体积小、重量轻）体积小、重量轻第32页，此课件共38页哦几种常用的光纤传感器几种常用的光纤传感器1 光纤加速度传感器光纤加速度传感器 第33页，此课件共38页哦 2 光纤位

31、移传感器光纤位移传感器 光纤位移传感器是利用光导纤维传输光信号的功能，根据探测到光纤位移传感器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来测量被测反射表面的距离。的反射光的强度来测量被测反射表面的距离。第34页，此课件共38页哦光电转换光电转换光电转换光电转换放大器放大器放大器放大器A/DA/D单片机单片机单片机单片机显显显显 示示示示利用光导纤维传输光信号利用光导纤维传输光信号的功能，根据探测到的反的功能，根据探测到的反射光的强度来测量被测反射光的强度来测量被测反射表面的距离。射表面的距离。第35页，此课件共38页哦1.1.光纤探头端部紧贴被测部件时，发射光纤中的光不能反射到接

32、收光光纤探头端部紧贴被测部件时，发射光纤中的光不能反射到接收光纤中去，因而就不能产生光电流信号；纤中去，因而就不能产生光电流信号；2.2.被测表面逐渐远离光纤探头时，发射光纤照亮被测表面的面积被测表面逐渐远离光纤探头时，发射光纤照亮被测表面的面积A A越越来越大，因而相应的发射光锥和接收光锥重合面积来越大，因而相应的发射光锥和接收光锥重合面积B B1 1越来越大，因而接收越来越大，因而接收光纤端面上被照亮的区光纤端面上被照亮的区B B2 2也越来越大，有一个线性增长的输出信号；也越来越大，有一个线性增长的输出信号；3.3.当整个接收光纤的端面被全部照亮时，输出信号就达到了位移当整个接收光纤的端

33、面被全部照亮时，输出信号就达到了位移-输出信输出信号曲线上的号曲线上的“光峰点光峰点”，光峰点以前的这段曲线叫前坡区；，光峰点以前的这段曲线叫前坡区；4.4.当被测表面继续远离时，由于被反射光照亮的面积当被测表面继续远离时，由于被反射光照亮的面积B B2 2大于大于C C，即有部分反，即有部分反射光没有反射进接收光纤，且由于接收光纤更加远离被测表面，接收到的光射光没有反射进接收光纤，且由于接收光纤更加远离被测表面，接收到的光强逐渐减小，光敏检测器的输出信号逐渐减弱，便进入曲线的后坡区。强逐渐减小，光敏检测器的输出信号逐渐减弱，便进入曲线的后坡区。工作原理工作原理第36页，此课件共38页哦 在后

34、坡区，信号的减弱与探头和在后坡区，信号的减弱与探头和被测表面之间的距离平方成反比。被测表面之间的距离平方成反比。在位移在位移-输出曲线的输出曲线的“前坡前坡”区区中，输出信号的强度增加得非常快，中，输出信号的强度增加得非常快，所以这一区域可以用来进行微米级所以这一区域可以用来进行微米级的位移测量。的位移测量。“后坡后坡”区可用于距离较远而灵敏度、线性度和精度要求不高的测量。区可用于距离较远而灵敏度、线性度和精度要求不高的测量。光峰区光峰区:输出信号对于光强度变化的灵敏度要比对于位移变化的灵敏度大得输出信号对于光强度变化的灵敏度要比对于位移变化的灵敏度大得多，所以这个区域可用于对表面状态进行光学测量。多，所以这个区域可用于对表面状态进行光学测量。第37页，此课件共38页哦3 3 光纤温度传感器光纤温度传感器 光纤温度传感器是目前仅次于加速度、压力传感器而广光纤温度传感器是目前仅次于加速度、压力传感器而广泛使用的光纤传感器。泛使用的光纤传感器。根据工作原理可分为相位调制型、光强调制型和根据工作原理可分为相位调制型、光强调制型和偏振光型等。偏振光型等。第38页，此课件共38页哦