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光纤传感器的原理_PPT幻灯片光纤传感器的原理
光纤传感技术是用光纤对某些物理量的敏感特性,将外界物理量转换成可以直接测量的信号技术。
由于光纤不仅作为光波的传播媒质; 而且光纤中传播光波时, 光波的特征参量(振幅、相位、偏振态、波长等)会因外界因素(温度、压力、应变、磁场、电场、位移、转动等)间接或直接地发生变化,从而可将光纤用作传感元件探测物理量, 其原理如下图。
光纤传感器的分类
光纤传感器按工作方式可分点式、准分布式和分布式三类。
根据光纤在传感器中的作用,光纤传感器可分为功能型、非功能型、拾光型三类。
传感技术的发展经历了三个阶段,即结构型传感器、物性型传感器和智能型传感器。
按光在光纤中被调制的原理不同,光纤传感器可分为:强度、相位、偏振态、频率和波长调制型等。迄今为止,光纤传感器能够测定的物理量已达七十多种。
点分布式只能对某一特定点进行传感测量,其余的光纤作为信号传输介质。下图为单点式光纤传感系统
准分布式传感系统一般包括光纤传感器阵列和多个复用光纤传感器等下图为典型的串联式准分布式光纤传感系统的结构
准分布式系统测量精度高、可测量参数多、信号处理较简单、实时性强;而分布式系统空间分辨率高、能够实现空间上连续检测、系统利用率高。
功能型光纤传感器
光纤不仅作为导光媒质也是敏感元件, 光在光纤内受被测量调制; 它的优点是结构紧凑、灵敏度高,但它须用特殊光纤和先进的检测技术, 因此成本高。典型例子, 如光纤陀螺等。
非功能型光纤传感器
光纤仅起导光作用, 光照在非光纤型敏感元件上受被测量调制; 因其无需特殊光纤及特殊技术, 易实现、成本低, 但灵敏度也较低, 常用于灵敏度要求不太高的场合。目前的光纤传感器大多是非功能型的。
拾光型光纤传感器
采用光纤作为探头, 接收由被测对象辐射的光或被其反射、散射的光。典型例子, 如光纤激光多普勒速度计、辐射式光纤温度传感器等。