4.4 光纤传感器(xkj)3.pdf

4.4 光纤传感器 光纤传感优点  灵敏度较高  几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意形状的光纤传感 器  可以制造传感各种不同物理信息（声、磁、温度、旋转等）的 器件  可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境 应用  磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光 声、电流和应变等物理量的测量 4.4 光纤传感器 4.4.1 光导纤维的结构和导光原理 4.4.2 光导纤维的主要参数 4.4.3 光纤传感器结构原理 4.4.4 光纤传感器的分类 4.4.5 光纤传感器的特点 4.4.6 光纤传感器的应用 4.4.1 光导纤维的结构和导光原理 用比头发丝还细的石英玻璃制成 圆柱形内芯和包层组成，内芯的折射率略大于 包层的折射率（n n ） 2 1 外面还有涂覆层，保护光纤免受物理损伤，再加上 外面的保护套，构成光缆 裸露的光纤由纤芯和包层组成 纤芯位于光纤的中心部位，是玻璃或者塑料制成 的圆柱体，直径为5-100um,光主要在纤芯中传输 围绕着纤芯的那部分称为包层，材料也是玻璃或 者塑料 纤芯的折射率n1稍大于包层的折射率n2 由于纤芯和包层构成了一个同心圆双层结构，所 以，光纤具有使光功率封闭在里面传输的功能 光的全反射现象是研究光纤传光原理的基础 斯涅尔（Snell ）定理 当光由光密物质(折射率大)出射至光疏物质(折射率小) 时，发生折射，其折射角大于入射角，即 当n1 n2 时，   r i n sin n sin 1 i 2 r  r  i  r  i （a ）折射角大于入射角： n n sin sin 1 i 2 r sin sin 900 1 （b ）临界状态： r n sin 2 i 0 n 1 arcsin(  / ) n n 临界角 i 2 1 0 （c ）全反射：   i i 0 光纤导光