光电检测技术与应用光纤传感技术.ppt

1.医用内窥镜 由于光纤柔软、自由度大、传输图像失真小，引入医用内窥镜后，可以方便的检查人体的许多部位。 医用光纤传感器 医用光纤传感器体积小、电绝缘和抗电磁性能好，特别适于身体的内部检测。 2.光纤体压计 可用来检测人体各部位的体压，如膀胱、直肠、颅内和心血管等，测量范围通常为0～40 kPa。 图所为一种医用体压计探针的结构示意图，在探针端部的开孔上安装有对压力敏感的防水薄膜。膜片通过悬臂梁与反射镜相连。 p 防水薄膜 分布式光纤传感器 同时测量空间多个点甚至连续分布的环境参数。 利用光纤本身特征的功能型光纤可构成性能优良的分布式光纤传感器，特别适于需要同时监测在光纤通过的路途上大量位置处连续变化的物理量，如建筑物、桥梁、水坝、储油罐等大型结构中应力的检测，石油钻井平台、飞机、航天器、电力变压器、发电机组、反应堆等场合应力和温度分布的实时监测等。 ①分布式光纤传感系统中的传感元件仅为光纤； ②一次测量就可获取整个光纤区域内被测量的一维分布图，将光纤架设成光栅状，就可测定被测量的二维和三维分布情况； ③系统的空间分辨力一般在米的量级，因而对被测量在更窄范围的变化一般只能观测其平均值； 分布式光纤传感技术的特征： ④系统的测量精度与空间分辨力一般存在相互制约关系； ⑤检测信号一般较微弱，因而要求信号处理系统具有较高的信噪比； ⑥由于在检测过程中需要进行大量的信号加法平均、频率的扫描、相位的跟踪等处理，因而实现一次完整的测量需较长的时间。 分布式光纤传感器 是一种最简单的分布式传感器，也是光纤通信中查找光缆故障和缺陷定位的一种诊断技术。 利用瑞利散射的分布式光纤传感技术： 瑞利散射是入射光与介质中的微观粒子发生弹性碰撞所引起的，散射光的频率与入射光的频率相同。光脉冲在光纤中传播时，由于瑞利散射而发生能量损耗，通过检测后向散射光的强度，就可获得衰减程度沿光纤的分布状况。 分布式光纤传感器 根据后向散射功率的对数斜率ai是否变化，可知道光纤内是否存在故障点。观测后向散射脉冲的到达时间t，便可测得故障点的位置z。 工业用内窥镜 在工业生产的某些过程中，经常需要检查某些系统内部结构状况，而这些系统由于种种原因不能打开或靠近观察，采用光纤图像传感器可解决这一难题。 光纤加速度传感器 光纤光栅传感器（光纤布拉格光栅传感器）： 可以检测温度、应变等许多物理量，在传感技术中应用前景十分广阔。 是目前传感领域发展最快的技术，并已成功应用于桥梁建设、电力监测、铁路安全、航空航天等许多领域。 对温度与应变同时敏感，解决交叉敏感问题。 光纤光栅传感器是一种波长调制型光纤传感器，被测物理量对光纤布拉格（Bragg）波长的调制来获取传感信息。 光纤光栅应变计 光纤光栅温度传感器 光纤光栅锚索计 光纤光栅渗压计 光纤光栅位移传感器 ? ? ? ? ?????????????????????????? GFRP系列光纤光栅应变传感器 ?????????????????????????? 金属封装光纤光栅应变传感器 ?????????????????????????? T系列光线光栅温度传感器 ?????????????????????????? 光线光栅位移传感器 ?????????????????????????? 光纤光栅土压力传感器 ?????????????????????????? 光纤光栅智能拉索 ?????????????????????????? 光纤光栅压力/位移一体化传感器 ?????????????????????????? 光纤光栅压力/温度双参量渗压计 ?????????????????????????? 光纤光栅倾角传感器 光纤光栅： 光纤光栅是利用光纤的光敏性(也称为光致折射率变化效应)制成的。 光纤的光敏性是指，掺杂光纤中通过激光时，光纤的折射率将随光强的空间分布发生相应的变化。 折射率变化引起光纤光栅的波长漂移。 1978年首次观察到掺锗光纤中因光诱导产生的光栅效应，其后又发展了紫外光侧面写入光敏光纤光栅技术。 如用激光干涉条纹侧面辐照掺锗光纤，就会使其成为光纤光栅，并且在500 ℃以下稳定不变，用500 ℃以上的高温可擦除。这种光栅制作简单，在光纤通信和光纤传感中都有相当重要的应用。 例：1、在光纤上用紫外光刻写光栅，10mm的光纤光栅包含了10000个在