光纤传感技术及其应用课件

1、光纤传感技术及其应用,1,光纤传感技术及其应用,报告提纲,一：光纤结构与种类以及光纤结构损耗 二：光纤传感器工作原理 三：光纤传感器应用 四：展望,2,光纤传感技术及其应用,光纤结构与种类以及光纤结构损耗,1.光纤由称为“纤芯”和“包层”的两同心圆形双层结构组成 其结构如图所示：,3,光纤传感技术及其应用,4,光纤传感技术及其应用,5,光纤传感技术及其应用,6,光纤传感技术及其应用,7,光纤传感技术及其应用,8,光纤传感技术及其应用,光纤传输损耗的物理机理如下：一是光纤本身的损耗，而是传输时使用条件产生的损耗。前一种又可分为光纤的原材料方面的损耗，光纤几何结构不完整所产生的损耗。后一种有连接损

2、耗，弯曲损耗以及放射线辐射使光纤变黑使吸收增加所产生的损耗等。在纤维光学传感器中常应用弯曲等损耗，使通过光纤的光强发生变化进行精密测量。光纤微弯引起光纤中传输模式的变换，弯曲半径越小，损耗越大，光纤连接时存在错位或间隙也会增大损耗。,光纤损耗,9,光纤传感技术及其应用,光纤传感器工作原理,光纤传感器分类 光学纤维传感器按光纤在传感器内起的作用可分为两大类 功能型光纤直接用作敏感元件，它既能感知信息，又传输信息 非功能型光纤进紧起传输信息的作用，其端部需另加敏感元件 （1）功能型光纤传感器,10,光纤传感技术及其应用,11,光纤传感技术及其应用,12,光纤传感技术及其应用,（2）非功能型光纤传感

3、器 光检测元件与光纤传输回路及测量电路所组成的测量系统， 基本类型如下图所示：,13,光纤传感技术及其应用,光纤传感器的应用,（1）应用于土木工程领域 土木工程领域光纤传感器得到了广泛的应用，用来测量混凝土结构变形及内部应力，检测大型结构、桥梁健康状况等，其中最主要的都是将光纤传感器作为一种新型的应变传感器使用。 光纤传感器可以黏贴在结构物表面用于测量，同时也可以通过预埋实现结构物内部物理量的测量。利用预先埋入的光纤传感器，可以对混凝土结构内部损伤过程中内部应变的测量。,14,光纤传感技术及其应用,（2）应用于检测技术 光纤传感器在航天（飞机及航天器各部位压力测量、温度测量、陀螺等）、航海（声

4、纳等）、石油开采（液面高度、流量测量、二相流中空隙度的测量）、电力传输（高压输电网的电流测量、电压测量）、核工业（放射剂量测量、原子能发电站泄露剂量监测）、医疗（血液流速测量、血压及心音测量）、科学研究（地球自转）等众多领域都得到了广泛应用。,15,光纤传感技术及其应用,（3）应用于石油工业 在石油测井技术中，可以利用光纤传感器实现井下石油流量、温度、压力和含水率等物理量的测量。较成熟的应用是采用非本征光纤FP腔传感器测量井下的压力和温度。非本征光纤F-P腔传感器利用光的多光束干涉原理，当被测的温度或者压力发生变化时干涉条纹改变，光纤FP腔的腔长也随之发生变化，通过计算腔长的变化实现温度和压力的测量。,16,光纤传感技术及其应用,展望,光纤传感器技术经过20余年的发展也已获得长足的进步，出现了很多实用性的产品，然而实际的需