1、 4.4 光纖傳感器 應(yīng)用:用光作為敏感信息的載體傳遞敏感信息的媒質(zhì) 4.4 光纖傳感器 4.4.1 光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)光原理4.4.2 光導(dǎo)纖維的主要參數(shù) 4.4.3 光纖傳感器結(jié)構(gòu)原理4.4.4 光纖傳感器的分類4.4.5 光纖傳感器的特點(diǎn)4.4.6 光纖傳感器的應(yīng)用4.4.1 光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)光原理 斯乃爾定理i r n 1sin i =n 2sin r i0=arcsin(n 2/n 1sin i0=n 2/n 1 sin r =sin90º=1n 1n 2r i n 1n 2r i n 1n 2ri光在光纖中的全反射 4.4.2 光導(dǎo)纖維的主要參數(shù) z1. 數(shù)值孔徑(NA

2、z2. 光纖模式z3. 傳播損耗 KK k i n n n n n n 210101sin 1cos 90sin(sin =°=rr i n n n n n n n 22221021201sin 1sin 1sin =n 0為入射光線AB 所在空間的折射率,一般為空氣,故n 01,n l 為纖芯折射率,n 2為包層折射率。當(dāng)n 0=1時ri n n 22221sin sin =22210sin nn i =1. 數(shù)值孔徑(NA 1. 數(shù)值孔徑(NA 典型的光纖i 10°2221sin nn NA i =2. 光纖模式 階躍型:光纖纖芯的折射率分布各點(diǎn)均勻一致,稱為多模光纖。

3、 梯度型:折射率呈聚焦型,即在軸線上折射率最大,離開軸線則逐步降低,至纖芯區(qū)的邊沿時,降低到與包層區(qū)一樣。單孔型光纖 3. 傳播損耗 z 損耗原因:II gal A 0101=4.4.3 光纖傳感器結(jié)構(gòu)原理 z 4.4.4 光纖傳感器的分類傳感器光學(xué)現(xiàn)象被測量光纖分類干涉型光纖傳感器相位調(diào)制干涉(磁致伸縮干涉(電致伸縮Sagnac效應(yīng)光彈效應(yīng)干涉電流、磁場電場、電壓角速度振動、壓力、加速度、位移溫度SM、PMSM、PMSM、PMSM、PMSM、PMaaaaa非干涉型光纖傳感器強(qiáng)度調(diào)制遮光板斷光路半導(dǎo)體透射率的變化熒光輻射、黑體輻射光纖微彎損耗振動膜或液晶的反射氣體分子吸收光纖漏泄模溫度、振動、

4、壓力、加速度、位移溫度溫度振動、壓力、加速度、位移振動、壓力、位移氣體濃度液位MMMMMMSMMMMMMMbbbbbbb 光纖傳感器偏振調(diào)制法拉第效應(yīng)泡克爾斯效應(yīng)雙折射變化光彈效應(yīng)電流、磁場電場、電壓溫度振動、壓力、加速度、位移SMMMSMMMb,abbb光纖傳感器頻率調(diào)制多普勒效應(yīng)受激喇曼散射光致發(fā)光速度、流速、振動、加速度氣體濃度溫度MMMMMMCbb光纖傳感器的分類z光纖在傳感器中的作用z光受被測量調(diào)制的形式z (a 功能型(全光纖型光纖傳感器優(yōu)點(diǎn):缺點(diǎn):典型例子信號處理光受信器光纖敏感元件光發(fā)送器 (b 非功能型(或稱傳光型光纖傳感器優(yōu)點(diǎn):缺點(diǎn):信號處理光受信器敏感元件光發(fā)送器光纖 (

5、c 拾光型光纖傳感器 典型例子:信號處理光受信器光發(fā)送器光纖耦合器被測對象(2 根據(jù)光受被測對象的調(diào)制形式 (a 強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器(b 偏振調(diào)制光纖傳感器(c 頻率調(diào)制光纖傳感器(d 相位調(diào)制傳感器(a強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器 應(yīng)用:優(yōu)點(diǎn):缺點(diǎn):(b偏振調(diào)制光纖傳感器 zz應(yīng)用:z優(yōu)點(diǎn):(c頻率調(diào)制光纖傳感器 zz(d相位調(diào)制傳感器 優(yōu)點(diǎn):缺點(diǎn):4.4.6 光纖傳感器的應(yīng)用 相位調(diào)制型:偏振調(diào)制型:(1采用彈性元件的光纖壓力傳感器 342161(3Et R y = p gE R t f r 1(356.222=差動式膜片反射型光纖壓力傳感器 Ap I I 2ln 12= (b光彈性式光纖壓力傳感器 z光彈性效應(yīng):光彈性式光纖壓力傳感器2 (c微彎式光纖壓力傳感 z微彎效應(yīng) 彎式光纖水聽器探頭 光纖液位傳感器 光纖溫度傳感器光纖式光電開關(guān) 遮斷型 反射型 反射鏡反射型 光纖式光電開關(guān)應(yīng)用 電路板標(biāo)志檢測 光纖 耦合器 標(biāo)志