1,第七章 光纤传感技术,2,第二节 光纤法珀传感器,光纤法珀干涉仪（FPI）——法珀标准器 构成：由两个反射系数分别为R1和R2的表面组成 历史：最初——平面镜，80年代——光纤FP 优点：不需耦合器(相对于MZ/Michelson/Sagnac干涉仪，体积小/损耗小)，复用——降低成本,3,法珀腔原理,当一束相干光束射入F-P腔中，大部分光能就在F-P腔中来回多次反射、形成光学谐振在每次反射过程中，都有少量光能分别从前后两块镜面处透射，且每次透射的光束与前一束透射光束的位相差都恒定4,透射光强,5,反射光强,6,高精细度FP,反射率接近1,,7,低反射率FP,反射率远小于1,,,精细度F在这种情况下并不适合于来衡量FPI性能,,8,更错,7.22式错，7.23式对 p.237: “传感器的腔长L是波长和输出光强的函数”，说反了,9,FP分类,本征型(intrinsic Fabry-Perot interferometer，IFPI) 非本征型光纤法珀传感器(extrinsic Fabry-Perot interferometer，EFPI) Fizeau型 线型复合腔光纤法珀传感器(in-line Fabry-Perot，ILFE),10,IFPI,腔内是光纤。
实现方式：高反膜、FBG 、单模-多模(或PCF等不同类型)-单模,11,EFPI,空气腔、光纤端面(镀膜或不镀膜均可),12,EFPI的优点,制造工艺较为方便、灵活，能够精确控制腔长 可以通过改变D的长度、控制传感器的敏感性 L的单参数函数，与n无关 温度不敏感,13,腔长、发散角与损耗,图7.14 腔长及光纤发散角对F-P腔插入损耗的影响,14,Fizeau光纤法珀传感器,属于EFPI 远端光纤端面镀膜，可达mm量级,15,线型复合腔FP,16,光纤法珀传感器的解调方法,强度解调 相位解调,17,强度解调,I-L,,,低R近似：,18,I-L曲线,图7.18 单色光条件下光纤F-P的输出特征,,传感器输出为极大值,,传感器输出为取得极小值零,教材错误,P.241,19,线性段,低反射率情况下，若腔长变化小于半波长，I-L单调变化，,,20,强度解调的优缺点,优点：简单、直接，成本低廉 缺点：精度有限，受光源、探测器等影响较大 绝对强度测量对应的测量范围有限—— 改进的强度解调方法：采用对比度解调,21,相位解调,条纹计数,,,,,,22,相位解调,条纹计数 与 条纹移动(相对测量),23,光纤法珀传感器的复用技术,强度解调-波分复用 相位解调-波分/频分复用 相位解调-空分复用,24,强度解调-波分复用,WDM/滤波器,25,相位解调-波分/频分复用,,,,波分,频分,,26,相位解调-空分复用,原理：腔长不同,27,光纤法珀传感器的应用,参数：应力/应变、压力、折射率 具体应用：桥梁、隧道、大坝、高层建筑等土建结构的状态监测，汽车、轮船、飞行器等运动机械的安全监测等特殊场合 ，油气井下压力监测等,28,工程化问题,封装：金属化——加强机械强度 应变传递的实现方式：表面直接粘贴、表面机械固定、内部埋人 埋入工艺：光纤法珀腔将与结构同步变形,29,参数测量,温度敏感度：干涉仪腔长的变化量ΔL与温度之比 温度：对于一个本征型传感器来说，腔长的变化量是由材料的温度系数决定的，而EFPI的温度灵敏度一般并不高 应变：温度补偿(两个传感器共同作用),。