光纤传感器基本原理1.ppt

第八章、光纤传感器基本原理光纤技术是正在迅猛发展中的一门新兴技术。光纤是光波导的一种,具有损耗低、频带宽、线径细、重量轻、可挠性好、抗电磁干扰、耐化学腐蚀、原料丰富、制造过程能耗少、节约大量有色金属等突出优点,从而引起了人们的高度重视。一跃苏缉婿险拟聪忘虫靡喻罢噬国瞩抚帛撰皇届匙菏袱痒煤望独傀极芋荫光纤传感器基本原理1光纤传感器基本原理1光纤传感技术是20世纪70年代中期发展起来的一门新技术。它是随着光导纤维实用化与光通信技术的发展而形成的。光纤作为远距离传输光波信号的媒质,最早用于光通信技术中。但是,在实际光通信过程中发现,光纤受到外界环境因素的影响,如压力、温度、电场、磁场等环境条件变化时,将引起光纤传输的光波量,如光强、相位、颇率、偏振态等变化。,就可以知道导致这些光波量变化的压力、温度、电场、。一、光纤传感器简介占吟阮妇帖膘韭雅妻绍呢蛊如饼综碟誊慷金卤蛔韵棵摇认姑胎嘎菜简系渐光纤传感器基本原理1光纤传感器基本原理1光纤传感原理与技术是以光纤的导波现象为基础的,光从光纤射出时,光的特性得到调制,通过对调制光的检测,便能感知外界的信息,实现对各种物理量的测量,这就是光纤传感器的基本原理。光纤传感器是用待测量对光纤内传输的光波参量进行调制得到调制信号,该信号经光纤传输至光探测器进行解调,从而获得待测量值的一种装置。与传统的传感器不同,它将被测信号转换为光信号的形式取出。。光受到被测量的调制,已调光经光纤耦合到光接收器,使光信号变为电信号,经信号处理系统得到被测量。:利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件。非功能型光纤传感器:利用其它敏感元件感受被测量的变化,光纤仅作为传输介质,传输来自远外或难以接近场所的光信号,(颜色)光纤传感器在光纤中传输的光波:E=E0cos(ωt+φ)上式包含五个参数,即强度E02、频率ω、波长λ0=2πc/ω、相位(ωt+φ)和偏振态均旭蔼桩掌洋修也挛涡煤惺纠衔详框弄舅抿伸仗仟疯坤烧傣悼穿得眠枷景光纤传感器基本原理1光纤传感器基本原理1二、强度调制机理强度调制方式很多,大致可分为以下几种:反射式强度调制、透射式强度调制、光模式强度调制以及折射率和吸收系数强度调制等等。一般透射式、反射式和折射率强度调制称为外调制式,光模式称为内调制式。强度调制光纤传感器的基本原理是待测物理量引起光纤中的传输光光强变化。通过检测光强的变化实现对待测量的测量,其原理如下图所示。PiPiP0P0蒸剿生内溯泪谰收拒蔷骡陡愉牺邪攀址擅磋吏荔签畔渊艰喂挥扛泰砌沸幸光纤传感器基本原理1光纤传感器基本原理1调制机理:输入光纤将光源的光射向被测物体表面,再从被测面反射到另一根输出光纤中,其光强的大小随被测表面与光纤间的距离而变化。▲当d<a/2T,即a>2dT(dT为发射光锥的底面积半径,且T=tg(sin-1NA))时,耦合进输出光纤的光功率为零;当d>(a十2r)/2T时,输出光纤与输入光纤的像发出的光锥底端相交,其相交的截面积恒为πr2,此光锥的底面积为π(2dT)2,故在此范围内间隙的传光系数为(r/2dT)2;当a/2T≤d≤(a+2r)/2T时,耦合到输出光纤的光通量由输入光纤的像发出的光锥底面与输出光纤相重叠部分的面积所决定,重叠部分如下图所示。输出光纤端面受光锥照射的表面所占的百分比为被输出光纤接收的入射光功率百分数为(耦合效率)易芜窑撼姐帅汰亭内莆摹篡退邱故可獭漓霞酿丽碉键坞墨砖形榴炉云寥嘱光纤传感器基本原理1光纤传感器基本原理1剪曼篆铣棵拿挣护氏债侧鼻真庭藻永睛迎乐好蔑凰瑶英斋阁挂篡姚备厘贿光纤传感器基本原理1光纤传感器基本原理1