光纤传感器的实例.pptx

7-4光纤传感器的实例主要内容7-4-1光强调制的微弯位移传感器7-4-2相位调制型光纤温度传感器7-4-3偏振调制型光纤电流传感器7-4-1光强调制的微弯位移传感器亮场微弯传感器的信号光很强,采用高灵敏度的光电探测器时,光信号会使器件饱和。7-4-1光强调制的微弯位移传感器暗场微弯传感器的背景光很弱,受微弯位移调制明显,调制深度大,灵敏度高。7-4-2相位调制型光纤传感器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,而导致光的相位变化,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;利用电致伸缩的电场、电压传感器以及利用光纤赛格纳克(Sagnac)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度检测系统,因此成本高。7-4-2相位调制型光纤传感器当一束波长为λ的相干光在光纤中传播时,光波的相位角φ与光纤的长度L、纤芯折射率n1和纤芯直径d有关。若光纤受到某种作用,则会引起上述参数的变化,从而引起光的相位变化。在上述的三个参数中,纤芯直径的影响最小可以忽略。在长为L的一段单模光纤中,波长为λ的输出光相对于输入端而言,其相位角φ为:(7-31)当光纤受到某种作用,引起光波的相位角变化为:(7-32)相位角的变化(Δφ)显然是由于外部作用(如温度、压力、电流等)引起光纤长度改变和纤芯折射率的变化导致的结果。7-4-(马赫-泽得光纤温度传感器)7-4-2相位调制型光纤传感器工作原理:由氦氖激光器发出的激光束由分光器分别进入两根输出端合在一起的光纤中,则两束光产生干涉,出现干涉条纹。稳定的干涉条纹位置不随时间发生变化。当一根光纤受到温度场的作用,主要是引起光纤长度(热胀冷缩)和折射率(分子密度随T改变)发生变化,进而引起传输光的相位变化,其相位的相对变化率为:(7-33)一列波的相位发生改变,引起干涉条纹位移。干涉条纹移动的大小便反映出被测温度的变化情况。波的干涉波的干涉,物理学现象。频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。这种现象叫做波的干涉。稳定的干涉条纹位置不随时间发生变化两列波稳定的相干条件是: ,它的光矢量是与传播方向垂直的。如果光波的光矢量方向始终不变,只是它的大小随位相改变,这样的光称线偏振光。光矢量与光的传播方向组成的平面为线偏振光的振动面。如果光矢量的大小保持不变,而它的方向绕传播方向均匀地转动,光矢量末端的轨迹是一个圆,这样的光称圆偏振光。如果光矢量的大小和方向都在有规律地变化,且光矢量的末端沿着一个椭圆转动,这样的光称椭圆偏振光。7-4-3偏振调制型光纤电流传感器