光纤光栅传感器基本知识.ppt

光纤光栅传感器基本知识 一、简述 二、光学基本知识 三、光纤的光敏性 四、光纤光栅的写入 五、光纤光栅测量原理 六、光纤光栅的输入输出 七、实际传感系统的基本构成 八、光纤光栅传感器的优点;2;?;nd sin ? ? k?;?;三、光纤的光敏性 ?光纤的光敏性 外界入射光子和纤芯内锗离子相互作用引起折射率的永久性变化 ?光敏机理 光敏效应在微观上可能与众多物理因素有关，是一个非常复杂的物理过程， 目前还不能给出完全定量化的描述缺陷又被称为色心，是光敏性的原因。 常用的解??模型有色心模型、密致模型。是光的粒子性的一种表现 ?增敏技术 常用的增敏技术有：增加缺陷浓度；掺入具有较大紫外吸收系数的杂质； 增加纤芯与包层之间的热特性失配度等等 如载氢技术、光纤还原法、多种掺杂等 ?光纤生命周期和热稳定性 般考虑热退化（即擦除温度）和机械强度。 ;四、光纤光栅的写入 ? 写入方法 ----可分为内部写入与外部写入（侧写）。 ? 内部写入法 ---射入光纤的激光经另一端反射镜反射后与入射光相干涉形成驻波， 在光纤内]形成了与驻波周期相一致的体积折射率光栅…Bragg光栅。 1978年由K.O.Hill用内写入法发现了光纤的光敏性。 ? 外部写入法 ---分波面干涉法、逐点写入法、振幅掩模法、接触式相位掩模法、 非接触式相位掩模法。相位掩模法使规模化生产成为可能。; 相位掩模法 该技术不仅提高了光栅的写入效率，而且通过改变两束相干光的夹角， 还可以改变光栅的周期，从而达到控制光纤光栅布喇格波长的目的。;9;?;布拉格反射;?;利用响应灵敏度不同的两条光纤光栅，测量同一 环境中的温度和应力，解线性方程组得到被测温 度和应力;六、光纤光栅的输入输出;七、光纤光栅传感系统的基本构成 ? 基本构成：宽带光源、分路器、光纤光栅、解调器 ? 其余：除此之外光纤光栅传感系统还包括如下几个方面： （1）光纤光栅网络系统： 该系统的功能是通过光缆将多个探头串接起来，并构成传感器矩阵， 形成传感器网络。 （2）光纤通讯传输网络： 不同位置的监测点可以使用光缆直接将传输信号引入中心监控室的信息 处理及分析系统上。 （3）信息处理及分析系统： 该系统由光纤光栅传感探测信号处理器以及计算机软件构成，信号处理 器系统功能包括系统的信息收集、处理和传送，计算机软件系统包括信 息处理、分析、传送、储存管理、预警、报警功能。 ;基本构成;单个测量系统构成;多个测量系统构成;八、光纤光栅传感器的优点 ? 低耗传输（损耗约0.2dB/km ） ? 抗电磁干扰（光传输，频率远高于电磁波）数字编码 ? 化学稳定，电绝缘性能好，抗腐蚀，特别适合于恶劣 和高危环境中应用光纤所用的材料为石英玻璃、氟化物 或聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯（即有机玻璃） ? 质轻、径细、柔韧、成本低 （可埋入被测对象内，对环境影响小，安装简单） ? 绝对测量，可自校准，重复性好 ? 可分布式测量或逐点定位测量，无电测量 ? 强大的数据管理功能，实时记录测量数据和操作日志， 并方便查询 ? 兼容性好：可与其他系统实现互联互通；;?;谢谢!