光纤传感器课件.pptVIP

光纤是？？光导纤维是指能导光的纤维，通常由折射率高的纤芯及折射率低的包层组成，这两部分对传输的光具有极高的透过率。目前应用的光纤是以SiO2为主要原料的纤维，其纤芯芯径为数μm到数百μm。光线进入光纤在纤芯与包层的界面发生多次全反射，将载带的信息从一端传到另一端，从而实现光纤通信。光纤传感器的应用应用：磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流和应变等物理量的测量。测量对象：电流磁场、电压电场、温度、速度、振动、压力、射线、图像……光纤传感解决方案

1、生命科学A、核磁共振和射频环境下患者温度监控。在磁共振，射频消解和体温过高处理中提供精确温度监控。对电磁，射频，磁共振和电子干涉完全免疫。光纤温度传感器OTG-M170光纤温度传感器的直径是170um，它是最小的光纤温度传感器，响应时间为10ms。在医疗工业要求中，精度可达到±0.3°C，满量程温度范围+20°C到80°C。B、心血管血压监控：微小和末端感应光纤传压力感器是制作心血管血液压力导尿管的理想传感器。C、头颅，隔膜的动态压力测量等2、电力行业光纤传感器是开关设备和其它高电压器件（如母线）的温度上升，高温循环测试的理想选择。光纤传感器耐高温，对电磁/射频，高电压和电子干扰完全免疫。4.4光纤传感器4.4.1光导纤维的结构和导光原理4.4.2光导纤维的主要参数4.4.3光纤传感器结构原理4.4.4光纤传感器的分类4.4.5光纤传感器的特点4.4.6光纤传感器的应用4.4.1光导纤维的结构和导光原理圆柱形内芯和包层组成，内芯的折射率略大于包层的折射率斯乃尔定理光纤导光4.4.2光导纤维的主要参数和分类1.数值孔径（NA）2.光纤模式3.传播损耗4.光纤的分类1.数值孔径（NA）反映纤芯接收光量的多少，标志光纤的接收性能。意义：无论光源发射功率有多大，只有入射角处于2θi的光椎角内，光纤才能导光。2.光纤模式光波沿光导纤维传播的途径和方式 在光导纤维中传播模式很多对信息的传输是不利的，导致合成信号的畸变，因此我们希望模式数量越少越好。阶跃型的圆筒波导内传播的模式数量表示为什么是光的干涉现象？波有干涉性。当振幅相同、频率也相同的两个波相遇时，干涉波的强度是各波强度的叠加。如果这两个波的相位相同，波峰和波峰、波谷和波谷都一致，则强度加强；如果这两个波的相位相反，波峰对着波谷，则强度相互抵消为0。3.传播损耗损耗原因：光纤纤芯材料的吸收、散射，光纤弯曲处的辐射损耗等的影响吸收损耗：目前常用的光纤材料有石英玻璃、多成分玻璃、复合材料等。在这些材料中，由于存在杂质离子、原子的缺陷等都会吸收光，从而造成材料吸收损耗。散射损耗：主要是由于材料密度及浓度不均匀引起的，这种散射与波长的四次方成反比。因此散射随着波长的缩短而迅速增大。所以可见光波段并不是光纤传输的最佳波段，在近红外波段（1-1.7μm）有最小的传输损耗。因此长波长光纤已成为目前发展的方向。光纤拉制时粗细不均匀，造成纤维尺寸沿轴线变化，同样会引起光的散射损耗。另外纤芯和包层界面的不光滑、污染等，也会造成严重的散射损耗。光波导弯曲损耗：是使用过程中可能产生的一种损耗。光波导弯曲会引起传输模式的转换，激发高阶模进入包层产生损耗。当弯曲半径大于10cm时，损耗可忽略不计。传播损耗对于大部分光纤传感器所用的光纤（除远距离传输光纤之外），一般不足4m，短者只有数毫米，因此传感器用光纤，尤其是敏感原件用特殊光纤，可放宽传输损耗要求，一般要求传输损耗10db/km的光纤均可采用，因其价格较低。光纤终端盒4.4.3光纤传感器结构原理光纤传感器是70年代中期发展起来的一种新型传感器，它是光纤和光通信技术发展的产物，与以电为基础的传感器有本质的区别。它是用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质，具有光纤和光学测量的一些特点。与传统传感相比，它不受电磁干扰，体积小，总量轻，灵敏度高，动态范围大，电绝缘性好。光受到被测量的调制，已调光经光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，经信号处理系统得到被测量。其组成：光发送器：光源（白炽灯、激光器、发光二极管等）敏感原件：光纤或非光纤光接收器：光电二极管光电倍增管等光电器件信号处理系统及光纤光纤传感器光学测量的基本原理从本质上分析，光就是一种电磁波，电磁波的物理作用和化学作用主要因其中的电场而引起。4.4.4光纤传感器的分类光纤传感器的分类光纤在传感器中的作用光受被测量调制的