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Sagnac效应是指在任意几何形状的闭合光路中,从某一点观察点发出的一对光波沿相反方向运行一周后又回到该观察点时,这对光波的相位(或它们经历的光程)将由于该闭合环形光路相对于惯性空间的旋转而不同,其相位差(光程差)的大小与闭合光路的转速速率成正比。 3 光纤陀螺的分类及原理 5 光纤陀螺的信号检测 1.基于正弦波调制原理的相关检测方法 2. 基于方波调制原理的检测法 6 光纤陀螺的性能评价 所谓互易性是指两束相干光除因相位调制及线圈旋转产生的相位差外,不存在其它任何因素引起的相位差.因此,在设计光纤陀螺的结构时要严格保证其互易性.但是,系统中总是存在一些非结构性的非互易性因素,主要是背向散射效应,磁场效应,环境参数变化的影响等. 。采用低相干性光源;光纤线圈一端设置交变的相位调制,频率与光纤环本征频率一致;降低光纤耦合器的分光和光纤损耗等,采用宽频谱光源; 采用多模半导体激光或者连续波激光 光纤水听器主要用于海洋声学环境中的声传播、噪声、混响、海底声学特性、目标声学特性等的监测。它既可用于海洋、陆地石油天然气勘探,也可用于海洋、陆地地震波检测以及海洋环境检测,它又是现代海军反潜作战及水下兵器试验的先进检测手段。 光纤水听器与传统水听器相比,在未来的声纳系统中作为接收阵列显示了更大的吸引力。它可以将大量单元的信号经由一单根光纤传输的大规模成阵的能力并具有水听器单元设计的灵活性。另外,它还具有灵敏度高,响应的带宽宽,单元及信号传输不受电磁干扰的影响等重要特点。 1 光纤水听器原理 4 光纤水听器的应用 5 光纤水听器的研究现状 (1).美国的研究状况 (2).欧共体的研究状况 (3).我国的研究现状 6 未来展望 10.2.3白光干涉光纤应变传感器 光纤应变传感器是自20世纪70年代起飞速发展的新型传感器。 光纤应变传感器以光信号为变换和传输的载体,利用光纤来传输信号。 1.干涉型光纤应变传感器的特点 1) 与其他传感器相比,具有很高的灵敏度和分辨率; 2 ) 频率数量级为1014Hz,从而使传感器频带范围很宽,动态范围很大; 3) 传感头结构简单、尺寸小、重量轻,适合于埋入复合材料内部构成智能材料; 4) 抗电磁干扰性强,抗腐蚀性强,能在恶劣的化学环境下工作; 5 ) 耐温性好; 6 )传输距离远,且便于与计算机和光纤传输系统相连,易于实现系统的遥测和控制。因此,有许多的光纤应变传感器得以产生并获得很好的发展。 2.干涉型光纤应变传感器原理 基于干涉原理的测量是通过测量光程差从而测定相关的物理量。 干涉仪是以光波波长为单位测量光程差的,其测量精度之高是其他测量方法所无法比拟的。 光波通过长度为l的光纤,其相位延迟为 对上式微分得 式中第一项表示光纤长度变化引起的相位差(应变效应或热胀效应),第二项为光纤折射率变化引起的相位差(光弹效应或热光效应),第三项为光纤芯径变化引起的相位差(泊松效应)。 现以双光束干涉仪为例来分析干涉场。 设信号光与参考光的场强分别为: 两光束相干产生的干涉场分布为: 相应的光强分布为: 这样,可将相位变化转换为强度变化,可以获得被测信号的大小。 干涉型的光纤应变传感器主要可以分为单色光相位调制型、偏振态干涉型和白光干涉型,下面对其分别进行介绍。 干涉测量方法是光电传感检测技术中使用的主要手段。光学干涉方法,如经典干涉,全息干涉等等,已成为测量变形、形状和折射率变化等物理量的常用手段。 由于通常记录的是干涉光场的强度,而与被测物理量直接相关的往往是隐含其中的光学位相,因此从光强分布中提取出位相信息的方法,即位相测量方法,己被大量研究和应用。 大部分干涉测量采用激光作光源,其缺点之一是只能进行相对测量,即只能用作状态量的相对变化测量而不能用于状态量的绝对测量。 近几年发展起来的采用白光(或称宽带光)作为光源的干涉测量方法,不仅可以实现状态量的绝对位置测量,具有分辨率高、抗干扰能力强、精度高和操作方便等优点,因而受到重视, 在白光干涉中,组成白光光谱的各个单色光之间会相互干涉,并对最终的干涉光强产生贡献。 不同单色光的干涉光强分别叠加,使得综合相干长度变短,出现干涉条纹的区域非常有限,因此由干涉条纹的调制度来确定双光束的零光程差位置成为可能。 白光干涉光纤传感器基本结构 相位调制型光纤应变传感器的突出优点是灵敏度高。缺点之一是只能进行相对测量,即只能用作变化量的测量,而不能用于状态量的测量。 而近几年发展起来的白光干涉型光纤应变传感器可用作绝对测量。此外,由于白光干涉型
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