光纤传感器ppt课件_5.ppt

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2018-06-29 发布于贵州
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光纤传感器ppt课件_5.ppt

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光纤传感器ppt课件_5

(c) 拾光型光纤传感器用光纤作为探头，接收由被测对象辐射的光或被其反射、散射的光。典型例子：光纤激光多普勒速度计辐射式光纤温度传感器上一页下一页返回 6.2.2. 光强度调制上一页下一页返回内调制：发生在光纤内部，是通过光纤本身特性改变来实现光强度的调制；即光纤既是光的传导媒质，又是光的敏感元件，内调制光纤传感器称之为功能型光纤传感器外调制：调制过程发生在光纤之外的环节，此时光纤只作传光媒质，外调制光纤传感器又称为非功能型光纤传感器或传光型光纤传感器。调制方式：微弯调制反射调制透射调制利用被测对象的变化引起敏感元件的折射率、吸收或反射等参数的变化，导致光强度变化来实现检测的传感器。 1. 微弯调制上一页下一页返回当光纤发生弯曲时，将引起界面入射角Φ发生变化，若当Φ ＜ Φm时，入射到界面的光将发生折射而形成辐射模，引起纤芯中传导模强度减小。当光纤受微弯板作用产生弯曲时，使原沿纤芯轴线传输的传导模中的一部分泄漏到包层中，成为辐射棋，使纤芯中的传导模减少。作用力越大，光纤微弯程度增加，纤芯的传导模损耗越大，从而实现对传导光波强度的调制。 2. 透射调制上一页下一页返回在发射光纤和接受光纤之间插入被测对象，当发射光强度一定时，被测对象的变化将引起接收光强度的变化，因而被测对象起到了光强度透射调制的作用。被测对象一般为光吸收物质，被测对象的规律变化，将引起接收光强度的规律变化。通过遮光盘的上下移动来调制透射到接收光纤中的光强度。 3. 反射调制上一页下一页返回接收光纤接收到的光强度，将直接受被测物端面对光的反射特性调制。通常被测物表面涂有反光物而形成反光面，当发射光强度一定时，接收光强度的大小将由反光面到光纤端面的距离x来调制。强度调制总结利用被测对象的变化引起敏感元件参数的变化，而导致光强度变化来实现敏感测量的传感器。应用：压力、振动、位移优点: 结构简单、容易实现、成本低。缺点: 易受光源波动和连接器损耗变化等的影响上一页下一页返回 6.2.3. 光相位调制上一页下一页返回光波的相位调制可以获得很高的灵敏度，因而在光纤传感器中应用十分广泛。这种传感器是利用被测对于光纤中传输光的相位产生影响而实现测量的传感器。被测物对敏感元件作用，使其折射率或传播常数发生变化，导致光的相位变化。但光电探测器不能直接测量光波的相位变化，目前采用干涉技术将相位变化转换为强度变化，通过对强度的检测实现对光波相位的测量。光波的相位由光波长λo(真空)、介质折射率n及介质长度L决定。当光纤受到被测对象的作用而引起结构尺才的变化和内应力的变化时，将导致纤芯的折射率n或光纤的长度L发生变化，从而实现光波的相位调制。 1. 相位调制机理上一页下一页返回干涉测量是把光波相位变化转换为光波强度变化的测量方法。两相干光束干涉后的光强度为式中 A——干涉光强度； A1、A 2——两相干光强度； ——两相干光的相位差。在干涉测量时，通常取一相干光为参考，另一相干光感受被测对象的调制，调制后光相位的变化引起两相干光相位差发生变化，导致干涉光强度A的变化。通过对干涉光强度的测量，实现对两相干光相位差的测量，达到对被测对象的检测。 2. 干涉测量方法上一页下一页返回相位调制总结被测对象导致光的相位变化，然后用干涉仪来检测这种相位变化而得到被测对象的信息。利用光弹效应的声、压力或振动传感器；利用磁致伸缩效应的电流、磁场传感器；利用电致伸缩的电场、电压传感器利用Sagnac效应的旋转角速度传感器（光纤陀螺）优点：灵敏度很高，缺点：特殊光纤及高精度检测系统，成本高。上一页下一页返回 6.2.4. 偏振调制上一页下一页返回偏振调制采用单模光纤。理想单模光纤中的模是光波的基模，基模是线偏振光，偏振方向是光纤的径向。偏振调制是利用外界因素改变单模光纤中偏振光的偏振状态，偏振调制的机理有电光效应、磁光效应和弹光效应。 1. 法拉第