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1、1,光纤传感器及应用,光纤传感器的概念与原理 机械量的光纤传感技术 过程控制量的光纤传感技术 电磁量的光纤传感技术,2,光纤传感器的概念与原理,一、概述 二、强度调制型光纤传感器 三、相位调制型光纤传感器 四、偏振调制型光纤传感器,3,一、概念 广义上讲，凡是采用了光导纤维的传感器均可为光纤传感器。 二、原理 其一般形式为利用光纤本身的特性或外加敏感元件，将外界待测信号的变化调制成光参数的变化，并由光纤传输该信息到光电探测器，通过检测被调制的光参数的变化来检测出待测信号。,4,若将光看成简谐振荡的电磁波，其电场分量可表示为： 光可以被调制的参数有四个： 1、光强度；2、相位； 3、偏振态； 4
2、、频率,5,三、分类 根据被调制的参数的不同，光纤传感器可分为四类： 强度调制型光纤传感器；相位调制型光纤传感器； 偏振态调制型光纤传感器；频率调制型光纤传感器； 根据光纤在传感器中起的作用不同，光纤传感器可分为： 1）非功能型光纤传感器：利用外加的敏感元件对光进行调制，而光纤仅仅作为传光之用。故又称为传光型光纤传感器 2）功能型光纤传感器：光纤不仅用作传光，本身又是敏感元件。,6,7,8,9,强度调治型光纤传感器,10,11,强度调制型光纤传感器 反射式 当被测表面移动时引起接收到的反射光强度发生变化。利用该原理，可进行位移、振动和压力等参数的检测。 遮光式 在两根光纤中间放上一遮光板，当遮
3、光板的位置上下发生变化时，引起接受到的光强度发生变化。该结构可用于位移、振动等参数的检测。 透射式 在两根光纤中间夹一光吸收体，当待测量变化时，引起吸收体对光的吸收量发生变化，从而使接受到的透射光强度发生变化。如当吸收体为半导体晶片时，可用于温度的检测。,12,微弯式 将光纤放于两块齿形变形器中间，当变形器受力时，使光纤发生周期性弯曲，从而使输出光强度发生变化。微弯式光纤传感器可用于位移、力、压力、振动加速度等参数的检测。 拾感式 这种传感器本身没有光源，而待测体为一光辐射体。根据光纤收集到的辐射光强度来检测待测量的大小。如：利用黑体辐射来检测温度。 受激辐射式 当紫外光或放射线照射某些荧光物质时，就会激发出荧光。荧光的强度及谱线与温度等参数有强烈的依存关系，利用这一原理可进行温度、放射线辐射量等参数的检测。,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,相位调制型光纤传感器 （一）相位调制的基本方式 能使光纤中传输的光相位发生变化的直接因素有三个：光纤物理长度的变化，光纤横截面几何尺寸的变化以及光纤折射系数及其分布的变化。,