光纤传感器基本原理2重点

1、第八章，光纤传感器的基本原理、三相调制机制、相位调制光纤传感器的基本传感原理：通过测量对象功率场的作用，引导光纤内传播的光波相位的变化，然后使用干涉测量技术将相位变化转换为亮度变化，从而检测测地物理量。光纤的光相位由光纤波导的物理长波、折射率及其分布、波导侧面几何尺寸确定，可以用k0nL表示。其中k0是真空中光的波数，n是传播路径的折射率，l是传播路径的长度。一般来说，应力、应变、温度等外部物理量可以通过直接更改上述三个波导参数来实现相位变化，从而实现光纤的相位调制。1 .相位调制、相位调制是通过干涉仪实现的，该干涉仪在光纤干涉仪中使用敏感光纤作为相位调制元件。敏感光纤被放置在比萨能量场，皮老

2、板和敏感光纤的相互作用导致光纤中光相位的调制。类型，a是光纤核心的半径。第一个项目表示光纤长度变化导致的相位延迟(应变效应)。第二个表示因感应折射率变化而引起的相位延迟(齿隙效果)。第三种是光纤半径变化引起的相位延迟(泊松效应)。(1)应力-应变效应，光波通过长度l的光纤时，出射光波的相位延迟可以在外部因素的作用下写出相位的变化，纵向应变引起的相位变化，径向应变引起的相位变化，光弹性效应引起的相位变化，一般形式的相位变化，纵向和半径变形的最简单方法是中空的压电陶瓷圆柱光纤受到应力时，光波相位发生变化。如果光纤放置在可变温度场中，并且温度场的变化等于力f，则力f同时影响光纤的折射率和长度l的变化

3、。f引起的光纤中光波相位延迟为，(2)温度变形效果，表达式的第一项表示折射率变化引起的相位变化。第二项是指由于光纤几何长度的变化而引起的相位变化，不考虑光纤直径变化对相位变化的影响。温度变化t和相位变化说明，是，2。光纤干涉仪，敏感光纤完成相位调制操作，干涉仪完成相位亮度的转换操作。具有A1和A2的光振幅的两个一致光束。当其中一个光相位在特定因素的影响下调制时，干扰域发生干扰。在干涉章节中，点的强度可以表示为：表达式，相位调制引起的两个相干光之间的相位差。(1) Michlson (michlson)光纤干涉仪，两个相位差为：每次移动可移动镜时，l=/2长度，光电探测器的输出从最大值更改为最小

4、值，返回最大值，更改一个周期。迈克尔逊所有光纤干涉仪的结构：(2)马赫-泽德光纤干涉仪，与迈克尔逊干涉仪的区别：1 .激光没有转动光线，有助于减少不稳定的噪音；2.在分束器中也可以获得两条光线。一个是基准光源的反射，一个是信号光源的透射，必要时，可以使用这两个光束获取第二个输出信号。mach-zed所有光纤干涉仪的基本结构：要保证所有光纤干涉仪工作点的稳定性更为困难。在零次检测方法中，必须保证两种光纤臂之间的正交状态。所谓“正交状态”，是指相关的双臂光波之间的相对相位为90o。正交检测方法的优点是检测相位灵敏度最高。(3)塞格纳克(Sagnac)光纤干涉仪在能够垂直于射线平面轴旋转的平台上安装

5、这些干涉仪，并且平台以角速度移动时，相反方向的两个光束到达光探测器的延迟不同，具体取决于信号效应。平台顺时针旋转时，顺时针传播的灯光比逆时针传播的灯光延迟。这种相位延迟可能与以前的多种干涉仪有根本区别，因为：(4) fabry-Perot(费比-费比)光纤干涉仪，前几个布相关器都是双光束干涉，fabry-langro干涉仪是多光束干涉。根据多波束干涉原理，探测器检测到的干涉强度的变化，利用，Fabry多普勒效应是指当光源和观测者进行相对运动时，观测者接收的光的频率和光源发出的频率不同的现象。设定光源和观察者在同一位置。频率为f的光照射相对光速为v的移动对象时，观察者接收的移动对象高光反射频率f1为，表达式中观察到的