第六章干涉光纤传感器.doc

第六章干涉光纤传感器.doc2⑷％)
1+(A/A)2
相位干涉型光纤传感器
*干涉效果的定量表征一条纹的清晰度
0清晰度
0条纹的反衬度K （对比度） 来定量表征清晰度
o K=1:清晰度最大一完全相干 o K=0:清晰度最低一非相干
o 0<K<1:部分相干
0三个因素：光源大小、非单 色性；两相干光波的振幅比
o当A1=A2时，K=1；而A1与A2相差 越多，K值越小
詩目干条件（产生干涉的条件）
在观察吋间T内，许多波列都通过P点
：Ick = J：⑷ + Q； + 2勺禺 cos5)d T
=+ 2%色 /r£ cos ddr
如果各时刻到达的波列的位相养3无规则变化,则
o cos 3dr — 0 n〈/〉= Q： + Q； = I{+12
1
T
p点是任意的T不发生干涉现象。 如果两光波的位相》固定不变，则有
Jcos = cos J =＞〈/〉= I{ +厶+2皿心5
1
相干条件
•:•干涉的三个必要条件
♦:♦两叠加光波的位相差固定不变
•:•振动方向相同
♦:•频率相同
•:•定义：相干光波、相干光源
•:•补充条件
♦:♦利用原子发出的同一波列
•:•光程差要小于波列长度
相位调制机理
相位调制机理
光纤中的相位调制
•应力/应变调制
•温度调制
•可以转化的调制
相位调制机理
相位调制机理
光纤中的相位调制
表外界压力对相務变化的影响
横向受压P
纵向受压p
均匀受压p
丿卫
__F]
「° T
「_P1
一 F
0
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应力
0
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L o」
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「w
「一P(l — 2G/E]
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冋E
—PC. 1 一 2^、J E
应变
2M/E
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一 P(1 — 2“》E
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x [—pF” + (1 —
xa — 2“）（巴；+f“）
相位调制机理
相位调制机理
光纤中的相位调制
0. 70-HO- 51 = 1. 21
一2・ 07 + 0. 45=
+ 0. 96=-0. 41
第一项为 H 的值■笫二项为 心 "=0・6328X lO-^
外= = 0. 121 .Hj2 = °・ 270»£工7. 1 OlcPa,//~O. 1
光纤中的相位调制

•水和空气对应的分别为6 X106K/Pa和
9 X102K/Pa
•说明：
-水声传感时T温度变化项完全可以忽略
-裸光纤放在空气中时T温度变化项反而是压力 变化项的2X103倍 T灵敏度比水声高一个数 量级
相位调制机理
相位调制机理
光纤中的相位调制
・温度应变效应一类似于应力应变效应
A0
AT
dL\ + n——
dr)
-仅考虑径向折射率变化时:
A0 _ 1 dn 1
0AT 一讥T AT
2 、
[(^ 1 ~ P\2)£r + 件乞]|
-对于四层光纤，考虑边界条件:
着“We,骼皿/（。5