式中,
n為光纖所在環境的折射率(若為空氣,則n=1
nsin
定義為數值孔徑,記作
na它是衡量光纖集光效能的主要引數。它表示,無論光源發射功率多大,只有
張角內的光
才能被光纖接收、傳播(全反射),
na愈大,光纖的集光能力愈強。
.光纖中光波的調製和相關的反射機制。
通過光纖感測器的敏感頭(或感測臂)與外界待測物件相互作用,將待測量的訊號傳遞到光纖內的導光波中,或資訊載入於光波之上,這
個過程稱為光纖中光波的調製,簡稱光調製。外界待測量可能引起光的強度、波長(顏色)、頻率、相位和偏振態等性質發生變化,從而
構成強度、波長、頻率、相位和偏振態調製原理。
利用外界因素改變光纖中光的強度,
通過測量光強的變化來測量外界物理量的原理稱為光強度調製。
(光電探測器只能探測光的強度。
光強度調製分為外調製和內調製兩種形式。外調製的調製過程發生在光纖以外的環節,
光纖本身特性不變,
光纖只起傳光作用,屬於傳光
型;內調製過程發生在光纖內部,是通過光纖本身特性的改變來實現光強度的調製,屬於功能型。
實現光強度調製的反射機制:兩根光纖併排放置,一根是傳送光纖,一根是接收光纖,在光纖端而前放置反射體,當反射體距光纖端
面距離發生變化時,接收光纖收到的光功率發生變化,構成了反射型光強調製裝置。
由此可探測反射體的位移變化,
從而檢測出引起反射
體位置變化的因素量。
.反射式強度外調製光纖感測器位移測量原理。
反射式光纖位移感測器如圖
5-2所示。光纖採用
y型結構,兩束光纖一端合併成光纖束探頭(半圓型、同心圓型或隨機分布型);另
一端分為兩束,
分別作為光源光纖和接收光纖,
只起傳輸訊號的作用。
當光發射器發生的紅外光
(為非相干光)
經光源光纖照射至反射體,
被反射的一部分光經接收光纖入射光探測元件進行光電轉換,
然後經光電變換電路輸出穩定的電訊號。
接收光纖接收的光強主要決定於反
射體距探頭的距離,通過對光強的檢測而得到位移量。分析如下:
見圖5-3
所示,設光纖的折射率剖面為階躍型,
光纖數值孔徑
光線探頭中的輸入光纖(光源光纖)與輸出光纖(接收光纖)間距為d微公尺
數量級)光纖直徑為
r,探頭端麵與反射體之
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