光纤传感器原理及其应用 - 与非网 - EEFOCUS中国领先的.ppt

光纤光栅概述 ~ 500 nm (Bragg grating) ~ 200 μm (Long-period grating) 125 μm 8 μm 1 mm to 1500 mm Singlemode fibre Core Cladding Regions with higher refractive index than that of core’s It works like this resonant wavelengths are reflected back toward the source non-resonant wavelengths are transmitted through the device without loss. The centre wavelength is given by: 光纤传感器原理及其应用 主要内容 概论 光纤传感器原理 光源 光探测器 光信号检测技术 特殊光纤 典型应用 第一讲 概 论 传感器 将待测量对象的状态变换为可处理信号的器件或装置。 可以实现信息检测、转换和传输。 从字面上讲可比做人感知自然界物理现象的器官。 从工程技术上讲，指检测被测物体某种信息的仪器。它是感知、获取、检测和转换信息的窗口，处于研究对象与传输处理系统的接口位置。 传感器是现代科学技术开拓的先锋 在信息时代，人类的认识和活动范围在空间和时间上将向无限、极端和崭新领域拓展。各种关键工程的开发，首先就要有能传感各种强、高、弱、微和边缘效应的传感器，这些特殊领域的突破将给人类科学技术带来不可估量的进展，产生巨大的经济效益。 传感器技术 利用各种功能材料实现信息检测的一门应用技术。 传感器技术是检测原理、材料科学和工艺加工三个要素的最佳结合，在发达国家被列为核心技术之一。 传感技术的提高，在很大程度上有赖于揭示物理现象的研究和材料技术的发展。 光纤传感器(FOS-Fiber Optic Sensor) 以光纤作为功能材料的传感器。 以光学技术为基础，将被敏感的状态以光信号的形式取出。 光通信的特点 波长短，载频高 宽带宽 大容量 能量集中 器件尺寸小 功耗低 光纤的特点 损耗低，0.2dB/km 良好的传光性能 频带宽，传输容量大，400nm，50THz 可塑性好； 本身就可以作为敏感元件 重量轻，体积小，27g/km fiber 资源丰富，石英 抗电磁干扰，不易串音，抗雷击，通信质量高 防爆性能好 …... 光纤传感器的优点 灵敏度高，抗电磁干扰，耐腐蚀，防爆。 无源器件，不干扰被测场。 结构简单，体积小，重量轻。 便于和计算机连接，可以实现分布式传感和遥测技术:在整个光纤长度上能连续的获得被测量的响应，传统的几百个点传感器阵列可以用一条光纤取代。 频带宽，动态范围大。 几何形状具有多方面的适用性，便于组合系统，可以组成任意形状的FOS或FOS阵列，并且可与计算机连接，实现多功能及智能化。 光纤传感器的工作原理及其分类 1.基本工作原理 将光源的光经过光纤送入调制区，在 调制区内，外界被测参量与进入调制区的光相互作用，由于光纤中的模态损耗和相位能够随着弯曲、微弯、压力、拉力、温度以及其它环境因素的变化而变化，从而使光的光学性质，如强度、波长、频率、相位和偏振态等发生变化，成为被调制的信号光，再经过光纤送入光探测器，并经过解调而获得被测参数。 光纤传感器的基本构成 光源：LD,LED,白炽灯，激光器等 信号调制：待测参量引起光信号强度、波长、频率、相位或偏振态的变化。 光探测器：PIN,APD,CCD,光电池等。 信号处理：电路、计算机、单片机，计算机系统等。 光 源 信号 调制 光纤 光纤 光探 测器 信号 处理 外界参量 2.光纤传感器的分类 按照传感原理进行划分 传光型光纤传感器：光纤不连续，其间 有中断，中断部分要接上其它 介质的敏感元件，可以充分利 用已有传感技术的优点。 传感型光纤传感器：“传”和“感”合为一 体，光纤连续，减少了耦合， 但是往往需要特殊光纤。 按照调