第二章光纤传感介绍-生物医学电子学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章 光纤传感器简介,光纤呈圆柱形，它由玻璃纤维芯(纤芯)和玻璃包,层,(包层)两个同心圆柱的双层结构组成。,纤芯位于光纤的中心部位，光主要在这里传输。纤心折射率,n,1,比包层折射率,n,2,稍大些两层之间形成良好的光学界面，光线在这个界面上反射传播。,2R,2r,n,2,n,1,n,n,2,n,1,纤芯,包层,光纤结构,根据光在光纤中的传播方式，光纤有两种类型：多模光纤和单模光纤。,多模光纤：,光都在光缆包层界面进行反射，并通过多次内部反射沿纤心传播。,单模光纤：发射的光都沿直线传播，这种光纤称为单模光纤。,光纤传感器按其传感器原理分为两大类：,传光型，也称为非功能型光纤传感器；,多数使,用多模光纤。,传感型，或称为功能型光纤传感器。常使用单,模光纤。,传感型光纤传感器,光纤不仅起传光的作用，同时利用光纤在外界因素(弯曲、相变)的作用下，使其某些光学特性发生变化，对输入的光产生某种调制作用，使在光纤内传输的光的强度、相位、偏振态等特性发生变化。,因此，传感器中的光纤是连续的。,传感型光纤传感器的光纤是连续的，可以少用一些光耦合器件。但是，为了光纤能接受外界物理量的变化，往往需要采用特殊光纤来作探头，这样就增加了传感器制造的难度。,光学中的多普勒现象是指由于观察者和目标的相对运动、使观察者接收到的光波频率产生变化的现象。,多普勒频移:如一频率为f的静止光源入射到速度为v的运动物体上时，从运动物体上观测的频率来看，有：,c为真空中光速，为物体至光源方向与物体运动方向之间的夹角。,医用内窥镜,导光束用于照明，它将来自光源,的光传输到内窥镜的末端以照明,视场。,传像束有一个，远端装有物镜，,头端装有目镜，传像束的每根光,导纤维在内窥镜头尾两端的相对,位置总是一致的，因此在目镜上,重建一幅拼成的图像的位置不会,混乱。,光纤内窥镜由头端(医生手持操纵端)、远端(插入脏,器端)及弯曲部分三部分组成。,弯曲部分是密封软管，内有导光束和传像束，它们,都是由3万5万根光导纤维组成的光导纤维束。,由于光纤柔软，自由度大、末端通过手柄控制能偏转，传输图像失真小，因此，它是检查和诊断人体内各部位疾病和进行某些外科手术的重要仪器。,