光纤传感器在电力电缆分布式测温的应用定义.pdfVIP

华中科技大学电气与电子工程学院 光纤传感技术 专题报告 课 题： 光纤传感器在电力电缆分布式测温的应用 指导老师： 班级： 学号： 学生姓名： 日期： 专题报告评价与成绩 课题： 评价： 成绩： 教师签名： 日期： 1 光纤传感器在电力电缆分布式测温的应用 1 光纤传感器 光纤传感器是近几十年来迅速发展起来的一种新型传感器。 它具有抗电磁干 扰、电绝缘性好、灵敏度高、重量轻、能在恶劣环境下工作等一系列优点，因而 具有广泛的应用前景。 光纤是利用光的全反射原理来引导光波的。 当光波在光纤中传输时， 表征光 波的特征参量 (振幅、相位、偏振态、波长等 ) ，会由于被测参量 (温度、压力、加 速度、电场、磁场等 )对光纤的作用而发生变化，从而引起光波的强度、干涉效 应、偏振面发生变化， 使光波成为被调制的信号光， 再经过光探测器和解调器从 而获得被测参量的参数。 光纤传感器可以按传感原理分为两类： 一类称为功能型传感器， 它的光纤对 被测信号兼有敏感和传输的作用， 即它具有传与感合一的特点； 另一类称为非功 能型传感器， 它的光纤仅起传输的作用， 而对被测信号的感觉则是利用其他光学 敏感元件来完成的。 光纤传感器还可以按光波在光纤中被调制的原理分为： 光强 调制型、相位调制型、偏振态调制型和波长调制型等几种形式。 1.1 光强调制型 这是一种利用被测量的变化引起光纤中的光强发生变化的光纤传感器。 能够 引起光纤中光强发生变化的因素有； 改变光纤的徽弯状态， 改变光纤对光波的吸 收特性，改变光纤包层的折射率。 下面分别讨论利用以上三个因素制成的光强调 制型光纤传感器的应用原理。 1.1.1 改变光纤的微弯状态 利用微弯效应制成的光纤位移传感器的原理如图 1。它是利用多模光纤在受 到弯曲时， 一部分芯模能量会转化为包层模式能量这一原理， 通过测包层模式能 量的变化来测量位移。 例如： 利用这一原理制成的光纤报警器， 其基本原理是光 纤呈弯曲状织于地毯中， 当有人站在地毯上时， 地毯弯曲状加剧， 引起光纤光强 变化，产生报警信号。 1.1.2 改变光纤对光波的吸收特性 x 射线和 r 射线会使光纤材料的吸收损耗增加，从而使光纤输出功率减小。 利用这一原理可以制成光纤辐射传感器， 用于核电站大范围的监测。 与此类似的 还有光纤紫外光传感器。 紫外光照射会使光纤激发荧光， 由荧光强弱探测紫外光 强。这一类传感器的关键是要制作特殊光纤。 1.1.3 改变光纤包层的折射率 图 2 是一种全内反射光纤传感器原理图。 它的光纤端面的角度被磨成恰好等 于临界角。 从纤芯输入的光将从端面全反射，