光纤传感器应用举例.ppt

光纤式传感器应用举例
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光纤温度传感器
2
光纤位移传感器
3
光纤流量、流速传感器
4
光纤磁传感器
5
医用光纤传感器
6
分布式光纤传感器
光纤式传感器应用举例
7
工业用内窥镜
8
光纤加速度传感器
9
光纤光栅传感器
10
光纤层析成像分析技术及应用
11
光纤纳米生物传感器
12
光纤传感领域的发展
1
光纤温度传感器
光纤测温技术是一种新技术，光纤温度传感器
是工业中应用最多的光纤传感器之一。按调制原理
分为相干型和非相干型两类。在相干型中有偏振干
涉、相位干涉以及分布式温度传感器等；在非相干
型中有辐射温度计、半导体吸收式温度计、荧光温
度计等。
1
光纤温度传感器
1
.
半导体吸收式温度传感器
半导体材料的光吸收和温度的关系曲线如图所
示。半导体材料的吸收边波长
l
g
(
T
)
随温度增加而向
较长波长方向位移。
1
光纤温度传感器
若能适当选择发光二极管，使其光谱范围正好
落在吸收边的区域，即可做成透射式光纤温度传感
器。透过半导体的光强随温度升高而减少。
1
光纤温度传感器
图示为双光纤参考
基准通道法半导体吸
收式光纤温度传感器
的结构框图。
光源为
GaAlAs
发光二极管，测温介质为测量光纤
上的半导体材料
CdTe
。参考光纤上面没有敏感材料。
采用除法器消除外界干扰，提高测量精度。测温范围
在
40
℃～
120
℃之间，精度为±
1
℃。
1
光纤温度传感器
2
.
干涉型光纤温度传感器
温度变化能引起光纤中
传输光
的相位变化，利用
光纤干涉仪检测相位变化即可测得温度。图示是利用
马赫—曾特尔干涉仪测温的原理图。光通过信号臂产
生的相位变化为
)
20
.
8
(
π
2
nL
l
?
?
式中，
L
为感受温度变化的光
纤段的长度，
l
为光源波长。
氦氖
激光器
扩束器
分束器
显微物镜
单模光纤
被测温度场
光探测器
1
光纤温度传感器
例

若已知光源波长
l
＝

m
m
，对
n
＝

的单模石英玻璃光纤，有
C
/
10
10
d
d
C
/
10
5
d
d
6
7
?
?
?
?
?
?
?
?
T
n
T
L
L
,
试计算在
1
m
的光纤上，温度每变化
1
℃时，将有
几根条纹移动。
1
光纤温度传感器
解
根据式
(

)
，对温度求导得
)
20
.
8
(
π
2
nL
l
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
T
L
n
T
n
L
T
d
d
d
d
π
2
d
d
l
?
?
?
?
?
?
?
?
?
T
L
L
n
T
n
T
L
d
d
d
d
π
2
d
d
l
?
代入已知条件得
m)
C
rad/(
107
d
d
?
?
?
T
L
?
则条纹移动数
。
)
m
C
/(
17
)
π
2
/(
d
d
?
?
?
?
T
L
m
?
2
光纤位移传感器
1
.
反射强度调制型位移传感器
通过改变反射面与光纤端面之间的距离来调制
反射光的强度。
Y
形光纤束由几百根至几千根直径
为几十
m
m
的阶跃型多模光纤集束而成。它被分成纤
维数目大致相等，长度相同的两束。