相位调制型光纤传感器-文档资料

1、1相位调制型光纤传感器相位调制型光纤传感器2相位调制型光纤传感器相位调制型光纤传感器传感器基本原理传感器具体实现方法：干涉仪3基本传感机理基本传感机理入射光波出射光波Ist相位调制区信号参考信道信号处理（解调）相位变化相位变化干涉测量技术光强变化光强变化光探测器对相位变化不敏感特点：高特点：高灵敏度灵敏度4相位调制基本原理相位调制基本原理单模光纤出射和入射光的相位差外界物理量变化引起光波相位变化5引起相位变化的几种效应引起相位变化的几种效应应力应变效应应变效应：光纤长度变化光弹效应：光纤纤芯折射率变化泊松效应：光纤纤芯直径变化温度应变效应：光纤长度变化以及折射率变化温度机械应力作用6应变效应光

2、弹效应泊松效应光纤长度变化引起的相位延迟感应折射率变化引起的相位延迟光纤的半径改变引起的相位延迟应力应变效应应力应变效应7 采用一个空心的压电陶瓷圆柱筒采用一个空心的压电陶瓷圆柱筒(PZT)实现纵向、径向应变最简便的方法实现纵向、径向应变最简便的方法8温度效应温度效应温度应变效应类似于应力应变效应9干涉测量干涉测量 光探测器对光的相位变化都不敏感，须光探测器对光的相位变化都不敏感，须采用干涉技术将相位变化转化为强度变化采用干涉技术将相位变化转化为强度变化相位变化将引起干涉条纹的运动，记录干相位变化将引起干涉条纹的运动，记录干涉条纹移动的数目，就可测得相位的变化涉条纹移动的数目，就可测得相位的变

3、化10v干涉的三个必要条件v两叠加光波的位相差固定不变v振动方向相同v频率相同v两个补充条件v振幅差不悬殊v光程差要小于波列长度相干条件相干条件11光纤干涉仪的一般系统结构光纤干涉仪的一般系统结构L激光器；激光器；P1分束器；分束器；P2耦合器；耦合器；D检测器检测器12典型干涉测量仪与光纤干涉传感器常用干涉仪迈克尔逊(Michelson)干涉仪马赫-泽德尔(Mach-Zender)干涉仪萨格纳克(Sagnac)干涉仪法布里-泊罗(Fabry-Perot)干涉仪13迈克尔逊干涉仪此类探测器可以测量位移，应变微振动等，测量精度高。若光纤反射端面的反射率接近1，那么光探测器的光强：14迈克尔逊干涉

4、仪实际应用：光纤加速度传感器2马赫-曾德干涉仪 原理图：由移动平面镜的位移获得两相干光束的相位差，在光检测器是产生干涉优点：没有激光返回激光器，噪声小，稳定性好。对干涉影响小。缺点：系统要求环境温差不能太大。马赫-曾德干涉仪实际应用马赫-曾德干涉仪实际应用： 光纤压力温度传感器光纤压力温度传感器3.Sagnac干涉仪 原理图若平台以角速度顺时针旋转时，则在顺时针方向传播的光较逆时针方向传播的光延迟大。这个相位延迟量可表示为：cAlk008为两相干光的光程差l3.Sagnac干涉仪实际应用A为光路系统围成的面积，c为光速，w为光路系统旋转的角速度通过检测干涉条纹的变化，就知道旋转速度 萨格纳克效应萨格纳克效应是目前许多惯性导航系统所用的环形激光陀螺和光线陀螺的设计基础。Sagnac干涉仪Sagnac干涉仪实际应用：光纤陀螺仪光纤陀螺仪4. Fabry-Perot干涉仪干涉仪原理图两平行平面镜的反射率通常非常大，一般大于或等于两平行平面镜的反射率通常非常大，一般大于或等于95 %当当0, ,2 , ,4 ,时，干涉光强有最大值。时，干涉光强有最大值。当当 , ,3 , ,5 ,时干涉光强有最小值时干涉光强有最小值R是反射系数是反射系数它与一般法布里它与一般法布里珀罗干涉仪的区别在于以光纤珀罗干涉仪的区别在于以光纤光程代替空气