文档介绍：光纤传感技术与应用王英武汉工程大学理学院光学信息技术实验室电话:**********E-mail:wangying.******@QQ:7079150课程内容1 光纤传感器2 多传感器的光网络技术3 光电传感器中的光纤技术4 光传感信号处理技术5 光传感器的封装技术6 多传感器信息融合技术7 光电传感技术在电力系统的应用8 光电传感技术在石油与化工行业的应用9 光电传感技术在生物、生医生化领域的应用10 光电传感技术在航空航天领域的应用11 光电传感技术在国防领域的应用12 小结1 光纤传感器?光纤有很多的优点,用它制成的光纤传感器(FOS)与常规传感器相比也有很多特点:抗电磁干扰能力强、高灵敏度、耐腐蚀、可挠曲、体积小、结构简单、以及与光纤传输线路相容等。?光纤传感器可应用于位移、振动、转动、压力、弯曲、应变、速度、加速度、电流、磁场、电压、湿度、温度、声场、流量、浓度、pH值等70多个物理量的测量,且具有十分广泛的应用潜力和发展前景。??光纤是用光透射率高的电介质(如石英、玻璃、塑料等)构成的光通路。光纤的结构如图1所示,它由折射率n1较大(光密介质)的纤芯,和折射率n2较小(光疏介质)的包层构成的双层同心圆柱结构。图1 光纤的基本结构与波导??光的全反射现象是?研究光纤传光原理的?基础。根据几何光学?原理,当光线以较小?的入射角θ1由光密介?质1射向光疏介质2(即n1>n2)时(见图2),则一部分入射光将以折射角θ2折射入介质2,其余部分仍以θ1反射回介质1。图2 光在两介质界面上的折射和反射–依据光折射和反射的斯涅尔(Snell)定律,有?(1)当θ1角逐渐增大,直至θ1=θc时,透射入介质2的折射光也逐渐折向界面,直至沿界面传播(θ2=90°)。对应于θ2=90°时的入射角θ1称为临界角θc;由式(1)则有?(2) ??由图(1)和图(2)可见,当θ1>θc时,光线将不再折射入介质2,而在介质(纤芯)内产生连续向前的全反射,直至由终端面射出。这就是光纤传光的工作基础。2211sinsin??nn?12sinnnc???同理,由图1和Snell定律可导出光线由折射率为n0的外界介质(空气n0=1)射入纤芯时实现全反射的临界角(始端最大入射角)为?(3)?式中NA——定义为“数值孔径”。它是衡量光纤集光性能的主要参数。它表示:无论光源发射功率多大,只有2θc张角内的光,才能被光纤接收、传播(全反射);NA愈大,光纤的集光能力愈强。产品光纤通常不给出折射率,而只给出NA。石英光纤的NA=~。NAnnnc???222101sin?