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光纤传感器

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光纤传感器光导纤维的结构和导光原理光导纤维的主要参数光纤传感器结构原理光纤传感器的分类光纤传感器的特点光纤传感器的应用上一页下一页返回

光导纤维的结构和导光原理圆柱形内芯和包层组成，而且内芯的折射率略大于包层的折射率上一页下一页返回

斯乃尔定理当光由光密物质出射至光疏物质时，发生折射（a）折射角大于入射角：（b）临界状态：（c）全反射：上一页下一页返回

光纤导光上一页下一页返回

n0为入射光线AB所在空间的折射率，一般皆为空气，故n0≈1上一页下一页返回

当θr=90°的临界状态时，Sinθi定义为“数值孔径”NA（NumericalAperture）相对折射率差arcsinNA是一个临界角，θiarcsinNA，光线进入光纤后都不能传播而在包层消失；θiarcsinNA，光线才可以进入光纤被全反射传播。上一页下一页返回

wheretheeffectoftotalinternalreflection(TIR)isused.Theangleofatotalinternalreflectionisafunctionoftherefractiveindex:

Whenlightentersthefiber,itisimportanttodeterminethemaximumangleofentrywhichwillresultintotalinternalreflections).Ifwetakethatminimumangleofaninternalreflection,thenthemaximumanglecanbefoundfromSnell’slaw

光导纤维的主要参数1.数值孔径（NA）2.光纤模式3.传播损耗上一页下一页返回上一页下一页返回

1.数值孔径（NA）反映纤芯接收光量的多少，标志光纤接收性能。意义：无论光源发射功率有多大，只有2θi张角之内的光功率能被光纤接受传播。 大的数值孔径：有利于耦合效率的提高。 但数值孔径太大，光信号畸变也越严重。上一页下一页返回

thevalueiscalledthenumericalapertureofthefiberInpractice,thenumericalapertureisdefinedastheangleatwhichlightintensitydropsbysomearbitrarynumber

2.光纤模式光波沿光导纤维传播的途径和方式 在光导纤维中传播模式很多对信息的传输是不利的，导致合成信号的畸变，因此我们希望模式数量越少越好。阶跃型的圆筒波导内传播的模式数量表示为希望V小：d不能太大，n2与n1之差很小上一页下一页返回

3.传播损耗损耗原因：光纤纤芯材料的吸收、散射，光纤弯曲处的辐射损耗等的影响传播损耗（单位为dB）式中,I——光纤长度；a——单位长度的衰减；I0——光导纤维输入端光强；I——光导纤维输出端光强。上一页下一页返回

光纤传感器结构原理把被测量的状态转变为可测的光信号的装置上一页下一页返回光受到被测量的调制，已调光经光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，经信号处理系统得到被测量。

光纤传感器光学测量的基本原理光就是一种电磁波，光的电矢量E被测量调制：光的强度、偏振态（矢量B的方向）、频率和相位解调：光的强度调制、偏振调制、频率调制或相位调制上一页下一页返回

Thebasicideaforuseoffiberopticsinsensingistomodulateoneorseveralcharacteristicsoflightinafiberand,subsequently,toopticallydemodulatetheinformationbyconventionalmethods.Astimulusmayactonafibereitherdirectlyoritcanbeappliedtoacomponentattachedtothefiber’soutersurfaceorthepolishedendtopro