《光纤应变传感器》课件.pptVIP

**************光纤基本原理光纤结构光纤由纤芯和包层组成，纤芯的折射率高于包层，光线在纤芯中传播。光信号传输光纤利用光的全反射原理，将光信号在纤芯中传输，损失较低。全反射原理光线从光密介质（纤芯）射向光疏介质（包层）时，当入射角大于临界角时，会发生全反射。光纤传感器的分类按传感机理分类包括光纤布拉格光栅传感器、光纤干涉型传感器、光纤偏振传感器等。按光纤类型分类包括单模光纤传感器、多模光纤传感器、光子晶体光纤传感器等。按应用领域分类包括结构健康监测、工业制造、生物医疗、汽车与航天等。光纤应变传感器的工作原理1光波传输光纤应变传感器基于光波在光纤中的传输原理。2应变影响当光纤受到外力作用发生应变时，光纤的几何形状和折射率会发生变化。3光信号变化这种变化会导致光信号的相位、频率或强度发生改变，从而反映应变的大小。4信号检测通过检测光信号的变化，可以实现对应变的测量。光纤应变传感器利用光波在光纤中传输的特性，通过检测光信号的变化来测量应变。当光纤受到应变时，光纤的几何形状和折射率发生变化，从而影响光波的传输特性，进而改变光信号。光纤应变传感器的特点抗电磁干扰光纤本身不导电，不受电磁干扰影响，可在高压、强电磁场环境中使用。高灵敏度光纤应变传感器具有高灵敏度，可检测微小的应变变化，适用于精密测量领域。耐腐蚀性光纤材料耐腐蚀性强，可在恶劣环境下长期稳定工作，适用于腐蚀性环境。抗疲劳性光纤应变传感器具有良好的抗疲劳性，可承受多次重复应变，适合长期监测。光纤应变传感器的分类11.光纤布拉格光栅应变传感器根据光纤的结构和工作原理，可以将光纤应变传感器分为多种类型，如布拉格光栅型、干涉型、迈克尔逊干涉型等。22.光纤干涉型应变传感器光纤布拉格光栅应变传感器利用光纤内部的布拉格光栅在受到应变时产生的波长变化进行测量。33.光纤迈克尔逊干涉型应变传感器光纤干涉型应变传感器利用光纤内部的干涉现象来检测应变，通过测量干涉条纹的变化来计算应变值。44.其他类型除了以上两种主要类型外，还有其他一些特殊的光纤应变传感器，例如基于光纤微环谐振器、光纤光栅阵列等技术。光纤布拉格光栅应变传感器光纤布拉格光栅应变传感器是一种基于光纤布拉格光栅原理的应变传感器。布拉格光栅是刻在光纤芯部的周期性结构，当光纤受到应变时，光栅的周期发生变化，导致反射光的波长发生变化，这种变化与应变成正比。布拉格光栅应变传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、体积小、重量轻等优点，广泛应用于结构健康监测、工业制造、航空航天等领域。光纤干涉型应变传感器光纤干涉型应变传感器基于迈克尔逊干涉仪原理。当光纤受到应变时，光纤的折射率和长度发生变化，导致干涉条纹发生移动。通过测量干涉条纹的变化，可以测得应变的大小。光纤干涉型应变传感器具有高灵敏度、宽测量范围、抗电磁干扰等优点，在结构健康监测、土木工程、航空航天等领域得到广泛应用。光纤应变传感器的组成光纤光纤是光纤应变传感器的核心部件，用于传输光信号。光纤的类型包括单模光纤和多模光纤，选择合适的类型取决于应用需求。传感器元件传感器元件是光纤应变传感器的关键部分，用于将应变转换为光信号的变化。常见的传感器元件包括光纤布拉格光栅、光纤干涉仪、光纤迈克尔逊干涉仪等。光源光源用于发射光信号，以激发光纤中的光波。光源的类型包括激光器、LED、超辐射发光二极管等。探测器探测器用于接收光信号，并将其转换为电信号。探测器类型包括光电二极管、光电倍增管等。光纤应变传感器的制作1光纤准备首先，选择合适的单模光纤，根据应用场景和性能需求，选择不同类型和规格的光纤。2光纤布拉格光栅刻写利用紫外激光或飞秒激光技术，在光纤芯部刻写周期性光栅，形成布拉格光栅。3封装和测试将光纤布拉格光栅封装在保护套管中，并进行性能测试，确保其满足设计要求。光纤应变传感器的校准光纤应变传感器的校准是保证其准确性和可靠性的关键步骤。1确定参考点确定传感器在零应变状态下的输出值。2加载已知应变使用标准应变加载装置对传感器施加已知的应变。3测量输出值记录传感器在不同应变下的输出值。4建立校准曲线根据测量数据建立传感器应变与输出值之间的校准曲线。校准曲线可用于后续测量中将传感器输出值转换为实际应变值。光纤应变传感器的信号调理放大将微弱的光信号放大到可测量范围。滤波滤除噪声和干扰信号，提高信号质量。整形将信号转换为便于处理的标准格式。转换将光信号转换为电信号，以便进行后续处理。光纤应变传感器的信号处理1信号滤波去除噪声干扰，提高信号质量。2数据校准