文档介绍：光纤传感器
西北工业大学
目录目录
概述概述
光纤的传光原理及特性光纤的传光原理及特性
传输光的调制技术传输光的调制技术
强度调制光纤传感器强度调制光纤传感器
相位调制光纤传感器相位调制光纤传感器
偏振态调制光纤传感器偏振态调制光纤传感器
频率调制光纤传感器频率调制光纤传感器
分布式光纤传感器分布式光纤传感器
概述概述
光纤传感器始于光纤传感器始于19771977年年,,经过经过2020
多年多年,,目前已进入研究与应用并重阶目前已进入研究与应用并重阶
段段
优点优点::
灵敏度高灵敏度高、、电绝缘性能好电绝缘性能好、、抗电磁干抗电磁干
扰扰、、可桡性可桡性、、可实现不带电的全光型可实现不带电的全光型
探头探头
频带宽动态范围大频带宽动态范围大
可用很相近的技术基础构成传感不同可用很相近的技术基础构成传感不同
物理量的传感器物理量的传感器
便于与计算机和光纤传输系统相连便于与计算机和光纤传输系统相连,,易易
于实现系统的遥测和控制于实现系统的遥测和控制
可用于高温可用于高温、、高压高压、、强电磁干扰强电磁干扰、、腐腐
蚀等恶劣环境蚀等恶劣环境
结构简单结构简单、、体积小体积小、、重量轻重量轻、、耗能少耗能少
光纤的传光原理及特性光纤的传光原理及特性
光纤的结构光纤的结构
光在光纤中的传播光在光纤中的传播
光纤的重要参数光纤的重要参数
光纤的分类光纤的分类
光纤的结构光纤的结构
纤芯包层涂敷层护套
多层介质结构:
:石英玻璃,直径5-75um,材料
以二氧化硅为主,掺杂微量元素
:直径100-200um,折射率略低于纤芯
:硅酮或丙烯酸盐,隔离杂光
:尼龙或其他有机材料,提高机械强
度,保护光纤
光在光纤中的传播光在光纤中的传播
(Snell's law)
光由光密介质入射到光疏介质时发生折
射,如图(a),其折射角大于入射角,即
n1>n2时, θr>θi。
n θr
n1、n2、θr、θi 2
n
间的数学关系为: 1
θi
(a)光的折射示意图
n1sinθi=n2sinθr
n2 θ
当θr=90º时,θi仍 r
n
<90 ,此时,出射光线 1
º θi
沿界面传播如图(b),
称为临界状态。(b)临界状态示意图
临界角θi0为:
θi0=arcsin(n2/n1)
n2
θr
当θi>θi0并继续增
θi
大时,θr>90º,这时便发 n1
生全反射现象,如图(c)光全反射示意图
(c) ,其出射光不再折射
而全部反射回来。
包层 n2
<
纤芯> c
n1 c
′
光在光纤中的传输