【2017年整理】现代检测6光纤测量技术.ppt

第6章 光纤测量技术 6.1 光纤概述 6.2 光纤用光源和传输连接器件 6.3 光纤传感原理 6.4 光纤光栅传感器 6.5 光纤传感器的应用 参考资料 （2） 波分复用(WDM)光纤耦合器解调法 图6-22 应用波分复用耦合器解调波长信息的传感系统原理图 图6-23 波分复用耦合器传输曲线 相对光强/dB Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. （3）非平衡Mach—Zehnder干涉解调法 图6-24 应用非平衡Mach—Zehnder 干涉解调的FBG传感系统 该装置带宽、高解析度，但局限于测量动态应变，不适于绝对应变的测量，且、测量范围非常有限，会出现绝对波长测量的损耗。 FBG探头部分的扰动产生的波长移动类似于一个经过波长(光学频率)调制的光源，非平衡干涉仪表现为一个传输特性为余弦平方函数的光滤波器 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 图6-25 采用光电探测器阵列的FBG信号解调装置 （4） 斜光纤光栅(TFBG)解调法 应用了斜光栅的能将特定波长的光从包层导出原理。其折射率变化的分界面和光纤横截面具有一定的角度，可以有效地将光纤纤芯中特定波长的导波模耦合到光纤包层成为导波模或逆向导波模，或者耦合到外界环境成为辐射模。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 图6-26 基于波长选择性探测器的解调法用于温度测量 （5） 基于波长选择性探测器的解调法 波长选择性探测器能同时鉴别波长和进行光学探测，因此，可以将波长选择性探测器用于FBG信号的解调。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. （1） 耦合特性 长周期光纤光栅满足导波模与包层模、辐射模或其他导波模之间的Bragg相位匹配条件，可表示为 图6-27 长周期光纤光栅的折射率 调制原理及其传输谱 2.3 长周期光纤光栅（ LPFG ） 指栅格周期大于100?m的光纤光栅。能将光纤中传播的特定波长的光波耦合到包层中损耗掉。 图6- 28 更宽波长范围内 LPFG的传输谱 在宽带光源入射时，耦合波长为中心的多个吸收峰。可得耦合峰中心波长公式： Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. （2）长周期光纤光栅的折射率传感机理 以耦合谐振峰中心波长随外界参数变化而移动为基础的。外界条件如环境温度、应力、等的改变可能引起纤芯和包层折射率及纤芯和包层半径的变化，导致导模和包层模之间耦合的相位匹配波长及耦合系数改变，最终表现为光栅吸收峰中心波长和强度的变化。 （3）长周期光纤光栅传感器的特性 长周期光纤光栅的温度和应变灵敏度不仅与纤芯的参数有关，还与包层的参数有关。 a. 合适的包层参数，可制成对温度或应变不敏感的长周期光纤光栅传感器，从物理层解决温度和应变的交叉敏感问题，很有实际应用意义。 b.对不同的包层模，其有效折射率不同，因而温度和应变灵敏度也不同。故可通过监测两个不同包层模的吸收波长的移位，在一个长周期光纤光栅传感器上实现温度和应变的同时测量。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. （4） 长周期光纤光栅传感应用 是透射型光纤光栅，无后向反射，在传感测量系统中不需隔离器，测量精度较高。其谐振波长和峰值对外界环境的变化非常敏感，具有更好的温度、应变、弯曲、浓度和折射率灵敏度等，在传感领域应用非常广泛。 b.多参数测