第4章光电式传感器

1、第四章 光电传感器原理及应用 采用光电元件作为检测元件的传感器被称为光电传采用光电元件作为检测元件的传感器被称为光电传感器。光电传感器由光源、光学通路和光电元件组成。感器。光电传感器由光源、光学通路和光电元件组成。 第一节第一节 光电效应与光电器件光电效应与光电器件1.外光电效应：在光线作用下电子从物体表面逸出。外光电效应：在光线作用下电子从物体表面逸出。2.内光电效应：在光线作用下物体的电阻率改变。内光电效应：在光线作用下物体的电阻率改变。3.光生伏特效应：在光线作用下物体产生一定方向的电动势。光生伏特效应：在光线作用下物体产生一定方向的电动势。2x光电元件1x12I 一、一、光电管、光电倍

2、增管光电管、光电倍增管 利用外光电效应制成的光电器件。利用外光电效应制成的光电器件。（一）光电管（一）光电管光输入光输入 阳极阳极阴极阴极电电子子逸逸出出 电输出电输出光光-以光速运动的粒子流。以光速运动的粒子流。单个光子能量：单个光子能量：hE 普郎克常数普郎克常数光波频率光波频率0212Ahmv光电管中的自由电子逸出条件：光电管中的自由电子逸出条件：电子电子质量质量逸出逸出初速度初速度逸出功逸出功光波光波频率频率AhhAAhcc即即光波频率光波频率光波波长光波波长或或光速光速光电管光电管测量电路：测量电路：Ahcm 可见，要使光电管中的自由电子逸出，可见，要使光电管中的自由电子逸出，频率不

3、能太低，波长也不能太长。频率不能太低，波长也不能太长。为入射光波长上限，也被称为为入射光波长上限，也被称为“红限红限”。光光电电管管阴极阴极阳极阳极 电压输出电压输出光输入光输入真空光电管的伏安特性真空光电管的伏安特性 充气光电管的伏安特性充气光电管的伏安特性充气光电管充气光电管: : 构造和真空光电管基本相同，优点是灵敏构造和真空光电管基本相同，优点是灵敏度高度高. .所不同的仅仅是在玻璃泡内充以少量的惰性气体所不同的仅仅是在玻璃泡内充以少量的惰性气体其灵敏度随电压变化的稳定性、频率特性等都比真空光其灵敏度随电压变化的稳定性、频率特性等都比真空光电管差电管差 （二）光电倍增管（二）光电倍增管

4、 光电倍增管具有放大光电子电流的能力。光电倍增管具有放大光电子电流的能力。 光电倍增管具光电倍增管具10-1510-15级倍增电极，电位依次升高，使得级倍增电极，电位依次升高，使得阴极因接受光能而发射的电子逐级加速，且受光电子的数量阴极因接受光能而发射的电子逐级加速，且受光电子的数量逐级增多，形成较大的光电流。可用于微光测量。逐级增多，形成较大的光电流。可用于微光测量。 设单级的信号倍增率为设单级的信号倍增率为 ，则多级的倍增率为，则多级的倍增率为 。 光输入光输入 阳极阳极阴极阴极 - -+ + + + + - - - - - -+ + - -+ + + - -+ + - - - -n二、光

5、敏电阻二、光敏电阻 （一）工作原理（一）工作原理：由：由半导体材料半导体材料构成，利用构成，利用内光内光电效应电效应而工作。而工作。 光敏电阻当光线照射时，因材料中的电子光敏电阻当光线照射时，因材料中的电子空穴空穴对增加，其电阻值会变小，当光照消失时，电阻会恢对增加，其电阻值会变小，当光照消失时，电阻会恢复原值。这种现象被称为复原值。这种现象被称为光导效应光导效应。 光敏电阻没有极性，纯粹是电阻器件，即可以加光敏电阻没有极性，纯粹是电阻器件，即可以加直流电压，也可以加交流电压工作。直流电压，也可以加交流电压工作。 光照光照电路符号电路符号（二）特性参数（二）特性参数 1.暗电阻与亮电阻暗电阻与

6、亮电阻 暗电阻暗电阻-在室温且全暗条件下测得的稳定电阻。例在室温且全暗条件下测得的稳定电阻。例如如MG41-42型光敏电阻的暗阻大于等于型光敏电阻的暗阻大于等于0.1兆欧。兆欧。 亮电阻亮电阻-在室温且一定光照条件下测得的稳定电阻。在室温且一定光照条件下测得的稳定电阻。例如例如MG41-42型光敏电阻的亮阻小于等于型光敏电阻的亮阻小于等于1000欧。欧。 光敏电阻接在电路上，亮电流（大）与暗电流（小）光敏电阻接在电路上，亮电流（大）与暗电流（小）之差被称为之差被称为光电流光电流。 光敏电阻的暗电阻越大，亮电阻越小，光敏电阻的暗电阻越大，亮电阻越小，灵敏度灵敏度越高。越高。 2.伏安特性曲线伏安

7、特性曲线光照度小光照度小光照度大光照度大 在一定照度下，光敏电在一定照度下，光敏电阻两端所加的电压与光阻两端所加的电压与光电流之间的关系电流之间的关系 在给定的偏压下，光照度越大，光电流也就越大；在给定的偏压下，光照度越大，光电流也就越大；在一定光照度下，加的电压越大，光电流越大，没有饱和在一定光照度下，加的电压越大，光电流越大，没有饱和现象。现象。光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的，光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的，耗散功率又和面积以及散热条件等因素有关。耗散功率又和面积以及散热条件等因素有关。3.光照特性曲线光照特性曲线-光强与光电流之间的关系。光强与光电流之间的关系。4.光

8、谱特性曲线光谱特性曲线-入射光波长与灵敏度之间的关系。入射光波长与灵敏度之间的关系。光照特性光照特性光谱特性光谱特性光强光强光光电电流流灵灵敏敏度度光波波长光波波长硫化镉硫化镉硫化跎硫化跎硫化铅硫化铅（紫外（紫外-紫紫-红红-红外）红外）5.频率特性曲线频率特性曲线-光频率与灵敏度之间的关系。光频率与灵敏度之间的关系。6.温度特性曲线温度特性曲线-温度对光谱特性的影响。温度对光谱特性的影响。频率特性频率特性（硫化铅）光谱温度特性（硫化铅）光谱温度特性硫化铅硫化铅硫化跎硫化跎 温度降低更适合检测波长长的信号温度降低更适合检测波长长的信号温度高温度高温度低温度低（紫外（紫外-紫紫-红红-红外）红外

9、）三、光敏二极管和光敏晶体管三、光敏二极管和光敏晶体管（一）工作原理（一）工作原理 1.光敏二极管：光敏二极管： 结构与一般二极管相似，装在透明玻璃外壳中，在电路结构与一般二极管相似，装在透明玻璃外壳中，在电路中一般是处于反向工作状态的。中一般是处于反向工作状态的。正常情况下，正常情况下，PN结反向是不导通的。当被光线照射时，结反向是不导通的。当被光线照射时，PN结反向导通，可以感测光信号。结反向导通，可以感测光信号。 NP电路符号电路符号结构示意结构示意基本电路基本电路 2.光敏三极管：光敏三极管：正常情况下，给正常情况下，给PNP型三极管的型三极管的集电极和发射极之间加正向电压，一个集电极

10、和发射极之间加正向电压，一个PN结（集电结（集电结）不导通，另一个结）不导通，另一个PN结（发射结）导通。结（发射结）导通。 但当集电结被光线照射时，集电结会反向导通，但当集电结被光线照射时，集电结会反向导通，造成三极管中出现放大电流，集电极和发射极之间导造成三极管中出现放大电流，集电极和发射极之间导通。也可以感测光信号。通。也可以感测光信号。无光照无输出无光照无输出有光照有输出有光照有输出+ +- -四、光电池四、光电池（一）工作原理（一）工作原理 光生伏特效应。光生伏特效应。光线照射光线照射发电发电电路符号电路符号v直接将光能转换为电能的光电器件，是一个大面积的直接将光能转换为电能的光电器

11、件，是一个大面积的pnpn结。当光照射到结。当光照射到pnpn结上时，便在结上时，便在pnpn结的两端产生电动势结的两端产生电动势(p(p区为正，区为正，n n区为负区为负) ) 。v用导线将用导线将pnpn结两端用导线连接起来，就有电流流过，电结两端用导线连接起来，就有电流流过，电流的方向由流的方向由P P区流经外电路至区流经外电路至n n区。若将电路断开，就可区。若将电路断开，就可以测出光生电动势。以测出光生电动势。（二）基本特性（二）基本特性（紫外（紫外-紫紫-红红-红外）红外）硅硅光电池光电池硒硒光电池光电池受光范围宽受光范围宽受光范围窄受光范围窄 光谱特性：光谱特性： 一定照度下一定

12、照度下,光光波波长与光电池灵波波长与光电池灵敏度的关系。敏度的关系。 第二节第二节 光电传感器与光电检测光电传感器与光电检测一、光电传感器的类型一、光电传感器的类型 光电传感器组成：光电传感器组成：被测量使得光通亮连续变化，输出光电流也连续变化。被测量使得光通亮连续变化，输出光电流也连续变化。 （一）模拟式光电传感器（一）模拟式光电传感器被测量被测量模拟式光电传感器的四种形式：模拟式光电传感器的四种形式：被测量是光源（测光源温度）被测量是光源（测光源温度）被测量吸收光通亮（测厚）被测量吸收光通亮（测厚）光源被投射光源被投射- -反射反射（测表面粗糙度等）（测表面粗糙度等）光源被运动物体阻挡光源

13、被运动物体阻挡（测尺寸和位置）（测尺寸和位置）（二）脉冲式光电传感器（二）脉冲式光电传感器 光信号断续变化，光电元件输出的也断续变光信号断续变化，光电元件输出的也断续变化。只有两种状态。常用于计数或测速。化。只有两种状态。常用于计数或测速。二、光电传感器的常用光源二、光电传感器的常用光源（一）发光二极管：（一）发光二极管：电能电能 光能。光能。（二）钨丝灯泡：（二）钨丝灯泡：发射红外光。发射红外光。（三）激光（三）激光三、光电转换电路三、光电转换电路1.光敏电阻测量电路光敏电阻测量电路2.光敏晶体管测量电路光敏晶体管测量电路3.光电池测量电路光电池测量电路4.使用运算放大器的光敏元件测量电路。

14、使用运算放大器的光敏元件测量电路。光敏电阻光敏电阻测量电路测量电路光敏晶体管光敏晶体管测量电路测量电路光线增强光线增强电阻减小电阻减小基极电压基极电压输出电压输出电压感光感光感温感温不感光不感光感温感温输出输出与光通亮与光通亮成比例成比例光线增强光线增强电压变小电压变小光电池光电池测量电路测量电路光线增强光线增强电压变大电压变大光线增强光线增强电压变大电压变大光线增强光线增强电压变大电压变大二、光电检测实例二、光电检测实例 （一）（一）WDS型光电比色高温计：型光电比色高温计： 通过辐射体在两个不同波长上的辐射能量之比，测定辐通过辐射体在两个不同波长上的辐射能量之比，测定辐射体的温度。非接触式

15、，可测量高温。射体的温度。非接触式，可测量高温。辐射体辐射体物镜物镜瞄准瞄准反射镜反射镜光导棒光导棒不可见光不可见光可见光可见光光阑光阑分光镜分光镜比例计算比例计算人人工工观观测测反射镜反射镜目镜目镜棱镜棱镜变送器变送器记录仪记录仪 （二）光电比色计（二）光电比色计 用于溶液的颜色、成分、浑浊度等化学分析。用于溶液的颜色、成分、浑浊度等化学分析。 标准样品标准样品 受检样品受检样品光源光源凸透镜凸透镜凸透镜凸透镜滤色滤色滤色滤色光电池光电池光电池光电池差值差值差动放大器差动放大器显示仪表显示仪表 （三）光电式带材测厚跑偏检测仪（三）光电式带材测厚跑偏检测仪 检测带材加工过程中偏离正确位置的情况

16、。检测带材加工过程中偏离正确位置的情况。不反射带材不反射带材光源光源凸透镜凸透镜凸透镜凸透镜反射镜反射镜半透膜半透膜反射镜反射镜 光敏光敏三极管三极管正确位置电桥平衡正确位置电桥平衡U U0 0=0=0左或右偏左或右偏U UO O都会改变。都会改变。电桥电桥 （四）光电式转速仪（四）光电式转速仪 1 1）反射式光电转速仪）反射式光电转速仪 电信号电信号 光信号光信号凸透镜凸透镜半透膜片半透膜片聚焦透镜聚焦透镜凸透镜凸透镜光源光源测测量量电电路路计计数数器器不反光位置电桥平衡不反光位置电桥平衡U U0 0=0=0反光位置输出电脉冲。反光位置输出电脉冲。2 2）直射式光电转速仪）直射式光电转速仪

17、测测量量电电路路计计数数器器光信号光信号 电信号电信号 凸透镜凸透镜指示透镜指示透镜光源光源旋转盘旋转盘不透光位置电桥平衡不透光位置电桥平衡U U0 0=0=0透光位置输出电脉冲。透光位置输出电脉冲。 （五）光电检测的其他应用举例（五）光电检测的其他应用举例布料宽度检测、有无检测布料宽度检测、有无检测两台行车的两台行车的安全距离检测安全距离检测空箱检测及推出处理空箱检测及推出处理被长距传送的金属板检测被长距传送的金属板检测反射式烟雾报警器 在没有烟雾在没有烟雾时，由于红外对时，由于红外对管相互垂直，烟管相互垂直，烟雾室内又涂有黑雾室内又涂有黑色吸光材料，所色吸光材料，所以红外以红外LED发出发

18、出的红外光无法到的红外光无法到达红外光敏三极达红外光敏三极管。管。 当烟雾进入烟雾室后，烟雾的固体粒子对当烟雾进入烟雾室后，烟雾的固体粒子对红外光产生漫反射（图中只画出几个微粒的反红外光产生漫反射（图中只画出几个微粒的反射示意），使部分红外光到达光敏三极管，有射示意），使部分红外光到达光敏三极管，有光电流输出。光电流输出。紫外线光电管紫外线光电管光敏电阻光敏电阻光敏二极管光敏二极管红外发射、接收对管红外发射、接收对管 红外发射管红外发射管红外接收管红外接收管光敏三极管光敏三极管 光电池光电池光敏面光敏面能提供较大电流的大面能提供较大电流的大面积光电池积光电池外形外形光电池在动力方面的应用光电池

19、在动力方面的应用太阳能赛车太阳能赛车太阳能电动机太阳能电动机太阳能太阳能硅光电池板硅光电池板光照度计光照度计比色式温度传感器比色式温度传感器红外线辐射温度计红外线辐射温度计集成集成IC IC 温度测量温度测量 激光激光 用于瞄准用于瞄准红外检测元件红外检测元件红外报警器红外报警器吸顶式红外报警器吸顶式红外报警器第三节第三节 光导纤维传感器光导纤维传感器 象电路传输电信号一样，光导纤维可以传输象电路传输电信号一样，光导纤维可以传输光信号。主要应用于通讯领域。光信号。主要应用于通讯领域。 使用光导纤维的传感器被称为光纤传感器。使用光导纤维的传感器被称为光纤传感器。光纤传感优点：光纤传感优点：灵敏度

20、较高；几何形状具有多方面的适应性，可以制成灵敏度较高；几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意形状的光纤传感器；可以制造传感各种不同物理任意形状的光纤传感器；可以制造传感各种不同物理信息（声、磁、温度、旋转等）的器件；可以用于高信息（声、磁、温度、旋转等）的器件；可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀等恶劣环境。压、电气噪声、高温、腐蚀等恶劣环境。应用：应用：磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流和应变等物理量的测量。矩、光声、电流和应变等物理量的测量。4.4.1 光导纤维的结构和导光原理v圆柱形内芯和包层组成，而且内芯的折射

21、率略大于包层的折射率（n2n1） 斯乃尔（Snell）定理 当光由光密物质出射至光疏物质时，发生折射当光由光密物质出射至光疏物质时，发生折射 （a）折射角大于入射角：）折射角大于入射角：（b）临界状态：）临界状态： （c）全反射）全反射 ：rinnsinsin21)/arcsin(120nni0ii工作原理工作原理（利用光的完全内反射原理）（利用光的完全内反射原理）光纤传感器光纤传感器传光型：传光型：作为光学通路作为光学通路传输光信号。传输光信号。功能型：被测信号功能型：被测信号 光纤及传输特性变化。光纤及传输特性变化。 包层包层2.2.光导光导纤维纤维低折射率低折射率高折射率高折射率1.1.

22、光源光源3.3.光探光探测器测器4.4.3 光纤传感器结构原理v把被测量的状态转变为可测的光信号的装置把被测量的状态转变为可测的光信号的装置 光受到光受到被测量的调制被测量的调制，已调光经光纤耦合到光接收器，已调光经光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，经信号处理系统得到被测量。使光信号变为电信号，经信号处理系统得到被测量。 传统传感器？传统传感器？v光就是一种电磁波， 光的电矢量光的电矢量E)sin(tBE被测量调制：被测量调制：光的强度、偏振态（矢量光的强度、偏振态（矢量B的方向）、频率和相位的方向）、频率和相位解调：解调：光的强度调制、偏振调制、频率调制或相位调制光的强度调制、偏振调制

23、、频率调制或相位调制v光纤在传感器中的作用光纤在传感器中的作用v光受被测量调制的形式光受被测量调制的形式4.4.4 光纤传感器的分类光纤传感器的分类(1) 光纤的传感器中的作用功能型功能型非功能型非功能型拾光型拾光型 功能型（全光纤型）光纤传感器功能型（全光纤型）光纤传感器利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤(或特或特殊光纤殊光纤)作传感元件，将作传感元件，将“传传”和和“感感”合为一体的传合为一体的传感器。光纤不仅起传光作用，而且还利用光纤在外界因感器。光纤不仅起传光作用，而且还利用光纤在外界因素素(弯曲、相变弯曲、相变)的作用下，其光学特性的

24、作用下，其光学特性(光强、相位、偏光强、相位、偏振态等振态等)的变化来实现的变化来实现“传传”和和“感感”的功能。因此，的功能。因此，传感器中光纤是连续的。由于光纤连续，增加其长度，传感器中光纤是连续的。由于光纤连续，增加其长度，可提高灵敏度。可提高灵敏度。信号处理光受信器光纤敏感元件光发送器非功能型（或称传光型）光纤传感器非功能型（或称传光型）光纤传感器光纤仅起导光作用，只光纤仅起导光作用，只“传传”不不“感感”，对外界信息的，对外界信息的“感觉感觉”功能依靠其他物理性质的功能元件完成。光纤功能依靠其他物理性质的功能元件完成。光纤不连续。此类光纤传感器无需特殊光纤及其他特殊技术不连续。此类光

25、纤传感器无需特殊光纤及其他特殊技术，比较容易实现，成本低。但灵敏度也较低，用于对灵，比较容易实现，成本低。但灵敏度也较低，用于对灵敏度要求不太高的场合。敏度要求不太高的场合。信号处理光受信器敏感元件光发送器光纤 拾光型光纤传感器拾光型光纤传感器 用光纤作为探头，接收由用光纤作为探头，接收由被测对象辐射的光或被其反射、被测对象辐射的光或被其反射、散射的光。其典型例子如光纤散射的光。其典型例子如光纤激光多普勒速度计、辐射式光激光多普勒速度计、辐射式光纤温度传感器等。纤温度传感器等。 信号处理光受信器光发送器光纤耦合器被测对象传感器传感器光学现象光学现象被测量被测量光纤光纤分类分类干干涉涉型型光纤传

26、感器相位调制光纤传感器相位调制干涉（磁致伸缩）干涉（磁致伸缩）干涉（电致伸缩）干涉（电致伸缩）Sagnac效应效应光弹效应光弹效应干涉干涉电流、磁场电流、磁场电场、电压电场、电压角速度角速度振动、压力、加速度、位移振动、压力、加速度、位移温度温度SM、PMSM、PMSM、PMSM、PMSM、PMaaaaa 非非干干涉涉型型光纤传感器强度调制光纤传感器强度调制遮光板断光路遮光板断光路半导体透射率的变化半导体透射率的变化荧光辐射、黑体辐射荧光辐射、黑体辐射光纤微弯损耗光纤微弯损耗振动膜或液晶的反射振动膜或液晶的反射气体分子吸收气体分子吸收光纤漏泄模光纤漏泄模温度、振动、压力、加速度、位移温度、振动

27、、压力、加速度、位移温度温度温度温度振动、压力、加速度、位移振动、压力、加速度、位移振动、压力、位移振动、压力、位移气体浓度气体浓度液位液位MMMMMMSMMMMMMMbbbbbbb光纤传感器偏振调制光纤传感器偏振调制法拉第效应法拉第效应泡克尔斯效应泡克尔斯效应双折射变化双折射变化光弹效应光弹效应电流、磁场电流、磁场电场、电压电场、电压温度温度振动、压力、加速度、位移振动、压力、加速度、位移SMMMSMMMb,abbb光纤传感器频率调制光纤传感器频率调制多普勒效应多普勒效应受激喇曼散射受激喇曼散射光致发光光致发光速度、流速、振动、加速度速度、流速、振动、加速度气体浓度气体浓度温度温度MMMMM

28、MCbb注：注：MM多模光纤；多模光纤；SM单模光纤；单模光纤；PM偏振保持光纤偏振保持光纤 (2) 根据光受被测对象的调制形式 强度调制型光纤传感器强度调制型光纤传感器 是一种利用被测对象的变化引起敏感元件的折射率、是一种利用被测对象的变化引起敏感元件的折射率、吸收或反射等参数的变化，而导致吸收或反射等参数的变化，而导致光强度光强度变化来实现敏变化来实现敏感测量的传感器。感测量的传感器。有利用光纤的微弯损耗；各物质的吸收特性；振动膜或有利用光纤的微弯损耗；各物质的吸收特性；振动膜或液晶的反射光强度的变化；物质的荧光辐射或光路的遮液晶的反射光强度的变化；物质的荧光辐射或光路的遮断等来构成压力、

29、振动、温度、位移、气体等各种强度断等来构成压力、振动、温度、位移、气体等各种强度调制型光纤传感器。调制型光纤传感器。优点：结构简单、容易实现，成本低。优点：结构简单、容易实现，成本低。缺点：受光源强度波动和连接器损耗变化等影响较大缺点：受光源强度波动和连接器损耗变化等影响较大 。偏振调制光纤传感器偏振调制光纤传感器 是一种利用是一种利用光偏振态光偏振态变化来传递被测对象信息的传变化来传递被测对象信息的传感器。有利用光在磁场中媒质内传播的感器。有利用光在磁场中媒质内传播的法拉第效应法拉第效应做成做成的电流、磁场传感器；利用光在电场中的压电晶体内传的电流、磁场传感器；利用光在电场中的压电晶体内传播

30、的播的泡尔效应泡尔效应做成的电场、电压传感器；利用物质的做成的电场、电压传感器；利用物质的光光弹效应弹效应构成的压力、振动或声传感器；以及利用光纤的构成的压力、振动或声传感器；以及利用光纤的双折射性双折射性构成温度、压力、振动等传感器。这类传感器构成温度、压力、振动等传感器。这类传感器可以避免光源强度变化的影啊，因此灵敏度高。可以避免光源强度变化的影啊，因此灵敏度高。频率调制光纤传感器频率调制光纤传感器 是一种利用单色光射到被测物体上反射回来的光的是一种利用单色光射到被测物体上反射回来的光的频率频率发生变化来进行监测的传感器。有利用运动物体反发生变化来进行监测的传感器。有利用运动物体反射光和散

31、射光的射光和散射光的多普勒效应多普勒效应的光纤速度、流速、振动、的光纤速度、流速、振动、压力、加速度传感器；利用物质受强光照射时的压力、加速度传感器；利用物质受强光照射时的喇曼喇曼散散射构成的测量气体浓度或监测大气污染的气体传感器；射构成的测量气体浓度或监测大气污染的气体传感器；以及利用光致发光的温度传感器等。以及利用光致发光的温度传感器等。 相位调制传感器相位调制传感器 其基本原理是利用被测对象对敏感元件的作用，使其基本原理是利用被测对象对敏感元件的作用，使敏感元件的折射率或传播常数发生变化，而导致光的敏感元件的折射率或传播常数发生变化，而导致光的相相位位变化，使两束单色光所产生的干涉条纹发

32、生变化，通变化，使两束单色光所产生的干涉条纹发生变化，通过检测干涉条纹的变化量来确定光的相位变化量，从而过检测干涉条纹的变化量来确定光的相位变化量，从而得到被测对象的信息。通常有利用光弹效应的声、压力得到被测对象的信息。通常有利用光弹效应的声、压力或振动传感器；利用磁致伸缩效应的电流、磁场传感器；或振动传感器；利用磁致伸缩效应的电流、磁场传感器；利用电致伸缩的电场、电压传感器以及利用光纤赛格纳利用电致伸缩的电场、电压传感器以及利用光纤赛格纳克（克（Sagnac）效应的旋转角速度传感器（光纤陀螺）等。效应的旋转角速度传感器（光纤陀螺）等。这类传感器的灵敏度很高。但由于须用特殊光纤及高精这类传感器

33、的灵敏度很高。但由于须用特殊光纤及高精度检测系统，因此成本高。度检测系统，因此成本高。 4.4.6 光纤传感器的应用强度调制型：强度调制型：基于弹性元件受压变形，将压力信号转基于弹性元件受压变形，将压力信号转换成位移信号来检测，故常用于位移的换成位移信号来检测，故常用于位移的光纤检测技术；光纤检测技术；相位调制型：相位调制型：利用光纤本身作为敏感元件；利用光纤本身作为敏感元件；偏振调制型：偏振调制型：主要是利用晶体的光弹性效应。主要是利用晶体的光弹性效应。光纤压力传感器光纤压力传感器 （1）采用弹性元件的光纤压力传感器膜片反射式光纤压力传感器示意图膜片反射式光纤压力传感器示意图膜片的中心挠度膜片的中心挠度 342