文档介绍：传感器第九章光导纤维式传感器
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光纤式传感器使用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。光纤传感器的主要特点有：
(1) 电绝缘；
(2) 抗电磁 由于作为传感器的光纤其长度都很短，最多数米长，因此对光纤传输损耗要求很低，一般传输损耗<10dB/km的光纤均可采用。这样的光纤价格很低。
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（三）色散
色散是影响光纤信息容量的重要参量。对于大多数传感器来说，不存在信息容量的问题，因而可以放宽对光纤色散的要求。
二、光源
（一）白炽灯光源
这类光源通常为钨丝灯，其辐射近似为黑体辐射。其优点是：价廉、容易获得、使用方便；缺点：稳定性差，寿命短（通常几百小时）。辐射密度小，只能与光纤束和粗芯阶跃光纤配合使用。
（二）气体激光器
常用的气体激光器，主要是氦氖激光器。其主要优点有：
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，最好的相干长度达180km；
，线宽非常窄，约1kHz。
；
。
（三）固体激光器
固体激光器又称为晶体激光器。其优点是：体积小、坚固耐用、高功率、高辐射密度、发射光谱均匀且窄、容许单模工作。缺点是：相干性和频率稳定性都不如气体激光器。
（四）半导体激光器
特点是：体积小巧、坚固耐用、寿命长(106h-107h)、可靠性高、辐射密度适中、电源简单。分为非相干的发光二极管(LED)和相干的激光二极管(LD)。
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发光二极管分为表面出光、端面出光和超辐射等三种。其共同特点是相干长度只有数微米，输出与电流接近线性，可直接进行幅度调制。
表面出光LED是多模光纤系统的良好光源，由于它的辐射角大，与光纤耦合率很低。不适合干涉型光纤传感器或单模光纤中。
端面出光LED有很高的空间相干性、而无时间相干性。其耦合率较表面出光LED要好。
超辐射LED是一种细长条形结构的端面出光LED。它提高了端面出光LED的输出功率，有较好的定向输出，减小了光谱密度，需要较大的激励电流。
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LD是具有谐振腔、异质结构的LED。其辐射功率大都在10mW左右，但它的辐射密度高达108W/(Sr•cm2)左右，工作波长在850nm-900nm，平均寿命可达106h以上。
（五）传感器用光源选择准则
选用准则有：
，且光谱特性与光敏元件的光谱特性相匹配；
，以获得最佳耦合效率；
，能长期稳定的工作。
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三、检测器
（一）半导体光电检测器
这类检测器主要有PIN光电二极管、雪崩式光电二极管、PIN-FET微型组件等。
雪崩式光电二极管APD的优点是本身具有增益，但雪崩增益是一个随机过程，增益的均方值(m2)大于其平均值的平方(M2)，于是产生过剩噪声，通常用噪声因子F(m)=m2/M2来描述。
（二）光电倍增管
倍增过程可
很好控制，不存
在过剩噪声。
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（三）光电检测器件的选择原则
光电检测器件选择的主要依据是：获得理想的光信号强度、光背景电平和所需要的信噪比等。
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一、温度检测
（一）遮光式光纤温度计
下面图中为两种不同的遮光式光纤温度计
光纤传感器的应用
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（二）透射型半导体光纤温度传感器
当一束白光，经过半导体晶体片时，低于某个特定波长 的光将被半导体吸收而高于该波长的光将透过半导体。 称为本征吸收波长。入射光子通过光电效应，将电子从价带激发到导带，称为本征吸收。要发生本征吸收，入射光子的能量必须大于半导体的禁带宽度 ，即
将上式转化为波长表示，得到产生本征吸收的条件为
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对于波长大于 的光能透过半导体，而波长小于 的光将被半导体强烈吸收。
由上可知，半导体吸收光谱与禁带宽度有关，而半导体材料的禁带宽度随温度变化而变化，即
对于GaAs材料，由实验得到
由此可知，半导体的本征吸收波长随温度升高而增大。即透射率曲线向长波方向移动。
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若采用