中1>中 n1 包层2-纤芯 图9.1.2光纤微弯对传播光的影响 Er R1 VDX C R △气 [0口 △m|R 1—光纤2—支架3-半导体光吸收片4数字面板表 图9.1.3半导体吸收式光纤传感器测温原理图
n1＞ n2 n1 n2 φ1＞ φ2 Φ1＜ φ2 θ0 2 1 图9.1.2 光纤微弯对传播光的影响 1-包层 2-纤芯 C VD3 VD2 VD1 VT R2 R1 R3 +E1 1 3 2 R4 R5 R6 Rf +E2 4 图9.1.3 半导体吸收式光纤传感器测温原理图 1--光纤 2--支架 3--半导体光吸收片 4--数字面板表 - +
9.1.2.3 seNsor-型三维激光扫描传感器 1.概述: nxSensor-I是美国netware公司(www.nextwareinc,com)最新推出的获取三维空间中 不透明物体表面形状的新型传感器,是世界上最为精确的激光图象传感器之一,可广泛 用于三座标测量、逆向工程、产品设计、仿形、修改和模具制造等领域 2.基本工作原理: 该传感器是激光技术、电子成像和数字信号处理等学科的完美结合。是测量物体表 面坐标的同类产品中最为先进的。与其他传统的激光器件或传感器不同, seNsor-I不 需在计算机中插入内置板卡, 而是通过嵌入式的DSP技术和 软件自动处理图象并直接实时 的产生3D坐标。基于USB的即插 即用的特性使得 seNsor-I可 以非常容易的工作在PC和其它 系统中。有了高效、精确、 激光扫描 点资料处理 误差分析 便携的 nx Sensor-I,您将不会 应用各种 再为如何将三维物体输入计算机 AD/CAM软件,如 而烦恼。一切都变得简单! ProE、UG、 Solid Work 借助数控机床、加工中心或 MasterCAM,即可生成 专用机械装置就可以构成能 CNC加工程序。 测量任何大小工件的逆向工程cAD建模 系统。三维激光扫描传感器 工作流程如图9.1.4所示 图914三维激光扫描传感器工作流程
9.1.2.3 nxSensor-I型三维激光扫描传感器 1．概述: nxSensor-I是美国nextWare公司（www.nextwareinc.com）最新推出的获取三维空间中 不透明物体表面形状的新型传感器，是世界上最为精确的激光图象传感器之一，可广泛 用于三座标测量、逆向工程、产品设计、仿形、修改和模具制造等领域 2．基本工作原理： 该传感器是激光技术、电子成像和数字信号处理等学科的完美结合。是测量物体表 面坐标的同类产品中最为先进的。与其他传统的激光器件或传感器不同，nxSensor-I不 需在计算机中插入内置板卡， 而是通过嵌入式的DSP技术和 软件自动处理图象并直接实时 的产生3D坐标。基于USB的即插 即用的特性使得nxSensor-I可 以非常容易的工作在PC和其它 系统中。有了高效、精确、 便携的nxSensor-I,您将不会 再为如何将三维物体输入计算机 而烦恼。一切都变得简单！ 借助数控机床、加工中心或 专用机械装置就可以构成能 测量任何大小工件的逆向工程 系统。三维激光扫描传感器 工作流程如图9.1.4所示： 图9.1.4 三维激光扫描传感器工作流程
3.性能参数: 传感器型号: nx Sensor-I Standoff: 170mm 完整测量范围:-70(z)x60mm(y)( far end)+50(z)x30(y)mm( near end) 最佳范围:-30(z)x45m(y)( far end)+30(z)x35(y)mm( near end) 最大采样点:最大每秒6,400点 分辨率: 5 um 精确度: up to 25um 工作温度 2030C 工作电压:DC+12Vat0.5A 保存温度:1050C 适用操作系统: Windows98/2000/XP 尺寸 138mm(L)X 93mm(W)x 39mm(H) 重量: 0.4kg
3．性能参数： 传感器型号： nxSensor-I Standoff: 170mm 完整测量范围：-70(z) x 60mm(y)(far end) ~ + 50(z) x 30(y)mm (near end) 最佳范围： -30(z) x 45mm(y)(far end) ~ + 30(z) x 35(y)mm (near end) 最大采样点： 最大每秒6，400点 分辨率： 5 um 精确度： up to 25 um 工作温度： 20~30 C 工作电压： DC +12V at 0.5A 保存温度： 10~50 C 适用操作系统：Windows 98/2000/XP 尺寸： 138mm (L) x 93mm (W) x 39mm (H) 重量： 0.4kg
92红外线传感器 红外线传感器是利用物体产生红外辐射的特性,实现自动检测的传感器。在物理学中 我们已经知道可见光、不可见光、红外光及无线电等都是电磁波,它们之间的差别只是波 长(或频率)的不同而已。下面是将各种不同的电磁波按照波长(或频率)排成如图92.1所示 的波谱图,称之为电磁波谱。 波长104Km10Km1K 1m1cm1mm1μm1nm0.1nm 频率3×1013×1023×1053×1053×103×1013×10413×1073×1083×1021 丁紫 名称 声波 无线电波 红外线见外X射线y射线 光线 图9.21电磁波波谱图 从图中可以看出,红外线属于不可见光波的范畴,它的波长一般在0.76-600μm之间 (称为红外区)。而红外区通常又可分为近红外(0.73~1.5μm)、中红外(1.5-10m)和远 红外(10μm以上),在300μm以上的区域又称为“亚毫米波”。近年来,红外辐射技术已 成为一门发展迅速的新兴学科。它已经广泛应用于生产、科研、军事、医学等各个领域
9.2 红外线传感器 红外线传感器是利用物体产生红外辐射的特性，实现自动检测的传感器。在物理学中， 我们已经知道可见光、不可见光、红外光及无线电等都是电磁波，它们之间的差别只是波 长(或频率)的不同而已。下面是将各种不同的电磁波按照波长(或频率)排成如图9.2.1所示 的波谱图，称之为电磁波谱。 图9.2.1 电磁波波谱图 从图中可以看出，红外线属于不可见光波的范畴，它的波长一般在0.76—600μm之间 (称为红外区)。而红外区通常又可分为近红外(0.73～1.5μm)、中红外(1.5一l0μm)和远 红外(10μm以上)，在300μm以上的区域又称为“亚毫米波”。近年来，红外辐射技术已 成为一门发展迅速的新兴学科。它已经广泛应用于生产、科研、军事、医学等各个领域。 名称 声波 无线电波 红外线 可 见 光 紫 外 线 X射线 γ射线 频率 波长 104 Km 10 Km 1 Km 1 m 1cm 1mm 1 μm 1 nm 0.1 nm 3×10-1 3×102 3×105 3×108 3×1010 3×1011 3×1014 3×1017 3×1018 3×1021
9.2.1红外辐射的产生及其性质 红外辐射是由于物体(固体、液体和气体)内部分子的转动及振动而产生的。这类振动过程 是物体受热而引起的,只有在绝对零度(-273.16℃)时,一切物体的分子才会停止运动。所 以在绝对零度时,没有一种物体会发射红外线。换言之,在一般的常温下,所有的物体都是 红外辐射的发射源。例如火焰、轴承、汽车、飞机、动植物甚至人体等都是红外辐射源。 红外线和所有的电磁波一样,具有反射、折射、散射、干涉及吸收等性质,但它的特点 是热效应非常大,红外线在真空中传播的速度c=3×10m/s,而在介质中传播时,由于介质 的吸收和散射作用使它产生衰减。红外线的衰减遵循如下规律 e 式中,为通过厚度为x的介质后的通量;l为射到介质时的通量;e为自然对数的底;为与 介质性质有关的常数 金属对红外辐射衰减非常大,一般金属材料基本上不能透过红外线;大多数的半导体材料 及一些塑料能透过红外线;液体对红外线的吸收较大,例如厚1(m)的水对红外线的透明度 很小,当厚度达到1cm时,水对红外线几乎完全不透明了;气体对红外辐射也有不同程度的 吸收,例如大气(含水蒸汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等)就存在不同程度的吸收,它对波长为 1~5μm,8~14μm之间的红外线是比较透明的,对其他波长的透明度就差了。而介质的不 均匀,晶体材料的不纯洁,有杂质或悬浮小颗粒等,都会引起对红外辐射的散射 实践证明,温度愈低的物体辐射的红外线波长愈长。由此在工业上和军事上根据需要有 选择地接收某一范围的波长,就可以达到测量的目的
9.2.1 红外辐射的产生及其性质 红外辐射是由于物体(固体、液体和气体)内部分子的转动及振动而产生的。这类振动过程 是物体受热而引起的，只有在绝对零度(-273.16℃)时，一切物体的分子才会停止运动。所 以在绝对零度时，没有一种物体会发射红外线。换言之，在一般的常温下，所有的物体都是 红外辐射的发射源。例如火焰、轴承、汽车、飞机、动植物甚至人体等都是红外辐射源。 红外线和所有的电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉及吸收等性质，但它的特点 是热效应非常大，红外线在真空中传播的速度c=3×108m／s，而在介质中传播时，由于介质 的吸收和散射作用使它产生衰减。红外线的衰减遵循如下规律 （9-2-1） 式中，I为通过厚度为x的介质后的通量；I0为射到介质时的通量；e为自然对数的底；K为与 介质性质有关的常数。 金属对红外辐射衰减非常大，一般金属材料基本上不能透过红外线；大多数的半导体材料 及一些塑料能透过红外线；液体对红外线的吸收较大，例如厚l(mm)的水对红外线的透明度 很小，当厚度达到lcm时，水对红外线几乎完全不透明了；气体对红外辐射也有不同程度的 吸收，例如大气(含水蒸汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等)就存在不同程度的吸收，它对波长为 1～5μm，8～14μm之间的红外线是比较透明的，对其他波长的透明度就差了。而介质的不 均匀，晶体材料的不纯洁，有杂质或悬浮小颗粒等，都会引起对红外辐射的散射。 实践证明，温度愈低的物体辐射的红外线波长愈长。由此在工业上和军事上根据需要有 选择地接收某一范围的波长，就可以达到测量的目的。 Kx I I e − = 0