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1、光纤传感器及应用 光纤传感器的概念与原理机械量的光纤传感技术过程控制量的光纤传感技术电磁量的光纤传感技术 光纤传感器的概念与原理 一 概述二 强度调制型光纤传感器三 相位调制型光纤传感器四 偏振调制型光纤传感器 一 概念广义上讲 凡是采用了光导纤维的传感器均可为光纤传感器 二 原理其一般形式为利用光纤本身的特性或外加敏感元件 将外界待测信号的变化调制成光参数的变化 并由光纤传输该信息到光电探测器 通过检测被调制的光参数的变化来检测出待测信号 若将光看成简谐振荡的电磁波 其电场分量可表示为 光可以被调制的参数有四个 1 光强度 2 相位 3 偏振态 4 频率 三 分类根据被调制的参数的不同 光纤
2、传感器可分为四类 强度调制型光纤传感器 相位调制型光纤传感器 偏振态调制型光纤传感器 频率调制型光纤传感器 根据光纤在传感器中起的作用不同 光纤传感器可分为 1 非功能型光纤传感器 利用外加的敏感元件对光进行调制 而光纤仅仅作为传光之用 故又称为传光型光纤传感器2 功能型光纤传感器 光纤不仅用作传光 本身又是敏感元件 强度调治型光纤传感器 强度调制型光纤传感器反射式当被测表面移动时引起接收到的反射光强度发生变化 利用该原理 可进行位移 振动和压力等参数的检测 遮光式在两根光纤中间放上一遮光板 当遮光板的位置上下发生变化时 引起接受到的光强度发生变化 该结构可用于位移 振动等参数的检测 透射式在
3、两根光纤中间夹一光吸收体 当待测量变化时 引起吸收体对光的吸收量发生变化 从而使接受到的透射光强度发生变化 如当吸收体为半导体晶片时 可用于温度的检测 微弯式将光纤放于两块齿形变形器中间 当变形器受力时 使光纤发生周期性弯曲 从而使输出光强度发生变化 微弯式光纤传感器可用于位移 力 压力 振动加速度等参数的检测 拾感式这种传感器本身没有光源 而待测体为一光辐射体 根据光纤收集到的辐射光强度来检测待测量的大小 如 利用黑体辐射来检测温度 受激辐射式当紫外光或放射线照射某些荧光物质时 就会激发出荧光 荧光的强度及谱线与温度等参数有强烈的依存关系 利用这一原理可进行温度 放射线辐射量等参数的检测 相位调制型光纤传感器 一 相位调制的基本方式能使光纤中传输的光相位发生变化的直接因素有三个 光纤物理长度的变化 光纤横截面几何尺寸的变化以及光纤折射系数及其分布的变化
