光纤传感器原理及应用课件.ppt

1、概述了导光纤维传感器的原理和应用，主要内容，导光纤维传感器的原理光源半导体光检测器光信号检测技术特殊导光纤维的典型应用，第一，传感器将测量对象的状态转换为可信号处理的解老虎钳和装置。 可以检测、转换和传输信息。 从字面上讲，比人类感知自然段物理现象的器官还要好。 在工程技术上是指检测被测量物的某种信息的设备。 这是用于感测、获取、检测和转换信息的窗口，并且位于研究对象和传输处理系统之间的接口位置。 传感器是现代科学技术开拓的先行者，在信息时代，人类的认识和活动范围在空间和时间上无限、极端和新的领域扩展。 各种牛鼻子工程的发展，首先需要各种能够感应强、高、弱、微、边缘效应的传感器，这些个特殊领域

2、的突破给人类科学技术带来了不可估量的进展，产生巨大的经济效应。 利用传感器技术、各种功能材料实现信息检测的应用技术。 传感器技术是检测原理、材料科学和工艺加工三要素的最佳结合，在发达国家被列为核心技术之一。 传感技术的提高，很大程度上依赖于揭示物理现象的研究和材料技术的发展。 光纤传感器(FOS-Fiber Optic Sensor )、以光纤为功能材料的传感器。 以光学技术为基础，将敏感状态作为光信号取出。 101、107、102、106、103、105、104、104、105、103、106、102、1015、ELF、VF、VLF、LF、MF、HF、VHF、UHF、SHF、EHF、自由空间

3、波长、m、频率， 或光通讯的特征是波长短，载波频率高，宽带大容量能量集中解老虎钳尺寸小，电功耗低，光纤的特征，损耗低，0.2dB/km的良好传输性能带宽，输电能力大，400nm，50THz的可塑性好，本身作为传感器很轻27g/km fiber资源丰富，灰水晶电磁干扰作用强，串扰强，闪电击强，通讯质量高防爆性能好.导光纤维传感器的优点，灵敏度高，电磁干扰作用强，耐腐蚀，防爆。 被动去老虎钳不干扰作用于被测场所。 结构简单，体积小，重量轻。 容易与计算机连接，并且分布式感测和遥测技术：能够得到在光纤的整个长度上连续测量的响应，使得传统的数百个点传感器阵列能够被单条光纤代替。 频带宽度、动态范围宽。

4、 几何形状具有多方面的适用性，系统易于组合，可以构成任意形状的FOS或FOS阵列，可以连接电脑，实现多功能和智能二烯烃。 导光纤维传感器的工作原理及其分类，1 .基本工作原理，将光源的光通过导光纤维送入调制区域，在调制区域内，与外界的被测残奥仪表和进入调制区域的光相互作用，使导光纤维中的模式损耗和相位发生弯曲，根据微弯曲、压力、拉伸力、温度及其他环境要素的变化，光的光纤传感器的基本构成，光源： LD、LED、白光灯、激光等信号调制：应测量的残奥仪表会引起光信号强度、波长、频率、相位或偏振状态的变化。 半导体光检测器： PIN、APD、CCD、光电池等。 信号处理：电路、计算机、单片微型计算机、

5、计算机系统等。外部残奥仪表、2 .根据导光纤维传感器的分类、传感原理区分光传输型导光纤维传感器：导光纤维不连续，其间有中断，必须在中断部分连接其他介质的传感器元件，可以利用现有的传感技术的优点。 传感型光纤传感器：“传递”和“感觉”一体化，光纤连续，减少了耦合，但大多需要特殊的光纤。根据调制原理进行强度调制的光纤传感器：光纤中光强度变化波长调制光纤传感器：光纤中光偏振物态变化调相运行光纤传感器：光纤中光频率变化时分调制：根据外部因素调制返回信号的基本乐队光谱，并计算基本乐队的延迟时间， 通过检测振幅大小的变化来测量外部物理量的大小的传感器的设定校正原则，1 .优良的转换功能，动态范围宽的单纯转

6、换关系信噪比高，再现性高，时间稳定性高，2 .检测信号的品质好，信号处理容易，信号特性残奥表的经时3、与被测信号的匹配性能好，不干扰目标状态可承受一盏茶的环境抗干扰作用性能好，4 .总体要求，体积小轻失效率低可大量生产，价格低廉结实，机械性能好耐药性好，无危害性，无公害， 导光纤维传感器的发展概况及其展望光纤不仅具有传输特性，而且开始认识到其本身可以构成新的直接信息交换的基础，可以无任何中间段阶段地将测量量与光纤内的导光相结合。 1977年，美国海军研究所(nrl-nationalnovelresearchlaboratory )开始实施导光纤维传感器系统修订计划，1983年起定期召开国际导光

7、纤维传感器会议，在导光纤维传感器研究成为世界研究无线热点的发达国家，很多研究正在进行。 光纤光学传感器系统(FOSS )光纤传感器系统：水声器、磁场力纠正和其他相关的水下探测设备光纤陀螺：发展最快， 成果最大的领域之一的NRM(Nuclear Radiation Monitor )核放射监测CRP(Civil Research Project )民生研究订画，英国，1982年英国导光纤维传感器合作协会高压导光纤维电流传感器中央电气研究所导光纤维陀螺， 水声器伦敦大学导光纤维传感器的多测试设备曼彻斯特大学光立体照相技术牛津大学特殊导光纤维和光学测试设备南安普顿高等院校，德国、光纤陀螺的研究与研发

8、水平西门子公司等对光纤传感器进行研究。 1980年，西门子公司研制出了高压光纤电流传感器。 日本，19791986年，从事光纤传感器技术研究的公司和高等院校共修订24家。 19801983年，申请导光纤维传感器相关专利的有464件。 我国，1983年，光纤传感器首次全国会议在杭州召开。 七五修订版提出了15个导光纤维传感器的研究项目。 目前的研究主要由各高等院校和研究所负责。 清华、北航、北京牌交大、光纤遗漏缺陷评级概况、It works like this、 resonantwavelengthsarereflectedbacktowardthesourcenon-resonantwavel

9、engthsaretransmittedthroughthedevicewithoutloss.the th is gi Typical Reflection Spectra，光纤遗漏缺陷费率复用系统，FBG压力传感头结构，原理：光纤遗漏缺陷费率Bragg波长和压力，线性变化关系，光纤遗漏缺陷费率压力传感器系统结构利用上述传感功能，实现新的报警光此警报光缆系统还用于石油勘探系统、国防边境、许多重要军事区域、报警系统易发生滑坡和泥石流的地辖区，进行地震预测。 目前，专利公司和飞鸿佳信公司正在讨论本实验室和光缆系统技术转让技术与产学研结合预警的问题。目前的光纤传感器问题，强度型光纤传感器问题，原理

10、：利用光强变化测量被测残奥仪表的优点：结构简单，工艺成熟，性能可靠，成本低。 缺点：光路调整或导光纤维与探头材料连接、耦合困难，是相干型导光纤维传感器的问题，原理：受测残奥仪影响后导光纤维中光相位的变化检测外界残奥仪。 优点：灵敏度高的缺点：检测和信号处理手段复杂，光路复杂，对光解老虎钳和光纤要求严格，成本高，容易受其他因素的影响。 其他问题，电源电压的变动。 工作环境的温度变化对传感器性能的影响。 特性残奥仪表和被测残奥仪表的关系是非线性的。 测定的长时间漂移效果。 现在光纤传感器的研究动向，1 .实用化，继续深入研究光纤传感器的理论和技术，解决实用化问题，发展新原理的光纤传感器。 尤其解决了测量过程中的长时间漂移效应。 2 .传感器系统从单个传感器的研究进入传感器系统的研究，与微处理器组合形成光纤遥测系统。 3、提高可靠性和稳定性，降低成本。 特殊光纤：根据实际需要选择新材料，设置、修订特殊结构的专用光纤。 对基础技术和元老虎钳的稳定性和可靠性进行了很多研究开发。 人只要有知识，就有各种