光纖傳感器的應(yīng)用與發(fā)展

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1、光纖傳感器的應(yīng)用及發(fā)展光纖傳感器的應(yīng)用與發(fā)展摘要:本文主要闡述了傳光型光纖傳感器與傳感型光纖傳感器的基本原理,及光纖傳感器的結(jié)構(gòu)、原理、分類、特點(diǎn)、現(xiàn)狀及發(fā)展趨，提出了光纖傳感技術(shù)存在的問(wèn)題以及發(fā)展方向，并介紹了光纖傳感器的幾種應(yīng)用。關(guān)鍵詞:光纖傳感技術(shù)調(diào)制發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)用舉例Abstract:Theprinciplesofsomekindsofopticalfibersensorsareintroduced，andtheopticalfibersensor'sstructure,theprinciple,theclassifica

2、tion,thecharacteristic,thepresentsituationandthedevelopmenthasten.Theproblemsanddevelopingdirectionofopticalfibersensingtechnologyareproposed.Atthesametimeintroducedopticalfibersensor'sseveralkindofapplications.Keywords:fiberopticsensingtechnology；modulation；trendofd

3、evelopment；applicationexample0引言近幾年,傳感器產(chǎn)量的年增長(zhǎng)率均保持在10%以上,目前全球從事傳感器生產(chǎn)和研制的單位達(dá)5000多家。傳感技術(shù)作為當(dāng)今世界迅猛發(fā)展起來(lái)的技術(shù)之一,已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平發(fā)展的重要標(biāo)志。光纖傳感技術(shù)的出現(xiàn)與光導(dǎo)纖維和光纖通信技術(shù)的發(fā)展是分不開(kāi)的，是一種嶄新的傳感技術(shù)。光纖傳感器是以光纖為材料的傳感器。本文闡述了光纖傳感技術(shù)，及光纖傳感器的原理、特點(diǎn)、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，并介紹了光纖傳感器的幾種應(yīng)用。1光纖傳感器的基本原理第8頁(yè)光纖傳感器的應(yīng)用及發(fā)展光纖傳感器是利用光在光

4、纖中傳播特性的變化來(lái)檢測(cè)、量度它所受到的環(huán)境變化。通過(guò)被測(cè)物理量的變化來(lái)調(diào)制波導(dǎo)中的光波，使光纖中的光波參量隨被測(cè)物理量的變化而改變，從而求得被測(cè)信號(hào)的大小。光纖傳感技術(shù)可分為傳光型和傳感型兩類。光纖傳感技術(shù)的核心是光纖傳感器,相應(yīng)的光纖傳感器也分為傳光型光纖傳感器和傳感型光纖傳感器。1.1　傳光型光纖傳感器工作原理傳光型光纖傳感器也稱非功能型光纖傳感器或強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器,光纖主要起傳輸光波的作用,傳光型光纖傳感器主要由光源、光纖、光調(diào)制器、敏感元件、光電探測(cè)器、檢測(cè)電路等組成。傳光型光纖傳感器的基本原理是待測(cè)物理量引起光纖

5、中的傳輸光光強(qiáng)I變化,通過(guò)光強(qiáng)I的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)物理量的測(cè)量。強(qiáng)度調(diào)制的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)。強(qiáng)度調(diào)制的方式很多,主要有反射式強(qiáng)度調(diào)制(如圖1所示)和透射式強(qiáng)度調(diào)制(如圖2所示)圖1　反射式強(qiáng)度調(diào)制原理圖圖2　透射式強(qiáng)度調(diào)制原理圖1.2　傳感型光纖傳感器工作原理第8頁(yè)光纖傳感器的應(yīng)用及發(fā)展傳感型光纖傳感器也稱功能型光纖傳感器,光纖既傳光又傳感,即還充當(dāng)敏感元件。對(duì)于傳感型光纖傳感器而言,當(dāng)光在光纖中傳播時(shí),被測(cè)物理量或外界因素作用在光纖上,使得光纖中傳輸光的振幅、相位、波長(zhǎng)、偏振態(tài)等發(fā)生改變,此過(guò)程為光調(diào)制,調(diào)制后的光經(jīng)光纖傳

6、輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器解調(diào)后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。傳感型光纖傳感器的原理比傳光型光纖傳感器的復(fù)雜得多。傳感型光纖傳感器應(yīng)用最多的是相位調(diào)制型光纖傳感器或者干涉型光纖傳感器,即外界因素使光纖中傳輸光的相位變化,進(jìn)而改變出射光(干涉光)的強(qiáng)度變化來(lái)達(dá)到測(cè)量目的。常用的干涉型光纖傳感器有Michelson干涉式光纖傳感器、Mach-Zehnder干涉式光纖傳感器、Fabry-Perot(F-P)干涉式光纖傳感器、Sagnac干涉式光纖傳感器、Fizeau干涉式光纖傳感器等。干涉型光纖傳感器是高精度光纖傳感與測(cè)量技術(shù)的最佳選擇。2光纖傳感器分類根據(jù)

7、調(diào)制區(qū)與光纖的關(guān)系，可將調(diào)制分為兩大類：一類為功能型調(diào)制，調(diào)制區(qū)位于光纖內(nèi)，外界信號(hào)通過(guò)直接改變光纖的某些傳輸特征參量對(duì)光波實(shí)施調(diào)制。這類光纖傳感器稱為功能型或本征型光纖傳感器，也稱內(nèi)調(diào)制型傳感器，光纖同具“傳”和“感”兩種功能。同光源耦合的發(fā)射光纖與同光探測(cè)器耦合的接收光纖為一根連續(xù)光纖，稱為傳感光纖，故功能型光纖傳感器亦稱為全光纖型或傳感型光纖傳感器。另一類為非功能型調(diào)制，調(diào)制區(qū)在光纖之外，外界信號(hào)通過(guò)外加調(diào)制裝置對(duì)進(jìn)入光纖中的光波實(shí)施調(diào)制，這類光纖傳感器稱為非功能型或非本征型光纖傳感器，發(fā)射光纖與接收光纖僅起傳輸光波的作用

8、，稱為傳光光纖，不具有連續(xù)性，故非功能型光纖傳感器也稱為傳光型光纖傳感器或外調(diào)制型光纖傳感器。光纖傳感器按被調(diào)制的光波參數(shù)不同又可分為強(qiáng)度調(diào)制光纖傳感器、相位調(diào)制光纖傳感器、頻率調(diào)制光纖傳感器、偏振調(diào)制光纖傳感器和波長(zhǎng)（顏色）調(diào)制光纖傳感器。光纖傳感器按被測(cè)對(duì)象