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文档简介

基于光纤马赫泽德干涉的测力方法设计,定义：光纤传感器以光学测量为基础，以光纤为传光或传感的媒体将被测量的变化转换成光波的变化。 工作原理：使光波强度、频率、相位和偏振态四个参数之一随被测量变化，即使四量之一被待测量调制，再结合光探测器和解调器便可测出被测量。,一、光纤传感器简介,基于光纤马赫泽德干涉的测力方法设计,电源,敏感元件,信号接收,信号处理,光纤,被测量,光强,频率,相位,偏振态,调制,解调,光纤传感器,被测信号,基于光纤马赫泽德干涉的测力方法设计,表1光纤传感器的类型及分类,注:MM多模光纤;SM单模光纤;PM偏振保持光纤 a功能型；b非功能型；c拾光型,基于光纤马赫泽德干涉的测力方法设计,1)高灵敏度。例如马赫泽德光纤干涉仪能检测到0.1urad的相位差，若光源的波长为1um，相当于光程差。 2)抗电磁干扰。由于光纤传感器检测系统不传送电信号，因此，光信号在传输中不会与电磁波发生作用，也不受任何电噪声的影响，在电力系统的检测中得到了广泛应用。 3)结构简单、体积小、质量轻、耗能小。 4)电绝缘性和化学稳定性。光纤是化学性能稳定的高绝缘物质，且敏感元件可以做成电绝缘和电无源元件。 5)良好的安全性。光纤传感器的敏感元件是电无源的，故在生物体内测量时，不存在漏电和电击的危险。,光纤传感器的优点:,基于光纤马赫泽德干涉的测力方法设计,光纤迈克尔逊干涉仪 光纤萨格纳克干涉仪 光纤马赫泽德干涉仪,二、光纤干涉仪结构与原理简介,基于光纤马赫泽德干涉的测力方法设计,光纤迈克尔逊干涉仪,基于光纤马赫泽德干涉的测力方法设计,光纤萨格纳克干涉仪,相位差 （萨格纳克相移）,）,基于光纤马赫泽德干涉的测力方法设计,光纤马赫泽德干涉仪,基于光纤马赫泽德干涉的测力方法设计,三、测力元件结构,基于光纤马赫泽德干涉的测力方法设计,四、数学模型,光波通过长度为L的光纤后，出射光波的相位延时为,光在光纤中的传播常数 光在光纤中的波长 光在真空中的波长 纤芯的折射率,n,光纤中的光波在外界因素的作用下，其相位的变化为,基于光纤马赫泽德干涉的测力方法设计,应变效应,光弹效应,泊松效应,由光纤长度变化引起的相位变化,由光纤的折射率变化引起的相位变化,由纤芯半径变化引起的相位变化,对于一般的单模光纤，泊松效应引起的相位变化仅为总量的0.026%，可以忽略。,基于光纤马赫泽德干涉的测力方法设计,根据弹性力学，光纤的折射率的变化是应变的光学效应的结果。对于均匀的，各向同性光纤材料，不考虑泊松效应，可得,光纤的光弹系数,基于光纤马赫泽德干涉的测力方法设计,结合胡克
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