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1、电气检测技术论文题目光纤传感器的研究学院名称电气工程学院指导教师肖金凤班级电力072学号20074450240学生姓名王武2010年5月17日光纤传感的研究【摘要】本文介绍了光纤传感器的基本原理,总结了光纤传感器对传统的仪器仪表工业的促进作用,指出了光纤传感器研究中存在的问题及发展趋势。【关键词】传感技术光纤传感器介绍了引言光纤传感技术是随着光导纤维和光纤通信技术的发展而形成的崭新技术。光纤传感器技术研究最早开始于1977年，美国海军研究所开始执行由查尔斯。M。戴维斯博士主持的Foss(光纤传感器系统)计划。早期的光纤传感器因为存在价格昂贵、技术不够成熟等问题
2、，在工程上没有得到广泛的应用。光纤传感技术具有极高的灵敏度和精度，良好的抗电磁场干扰能力，高绝缘强度以及耐高温、耐腐蚀、轻质、柔韧带等优点。随着光传感器技术的发展和工艺水平的提高，光纤传感器的应用得到了大力推广，很多国家不遗余力地加大对光纤传感器的研究力度，由于光纤传感具有抗电磁干扰能力强、灵敏度高、电绝缘性好、安全可靠、耐腐蚀、可构成光纤传感网等诸多优点,而且光纤传感器已经能够对温度、压力、温度、振动、电流、电压、磁场等物理量进行测定，发展空间相当广阔。它在航天航海、石油开采、电力传输、核工业、医疗、科学研究等众多领域的产过程自动控制、在线检测、故障诊断等方
3、面有均有广阔的应用前景；光纤传感器由于其独特的优点而被引入土木工程，广泛应用于建筑结构应变及桥梁结构健康监测、混凝土力学性能测试及检测等领域。光纤传感器技术对检测技术和仪器仪表等行业的促进作用可归纳为:(1)使传统产品现代化,即利用先进的光纤传感和光电子技术改造传统产品,使其具有更先进的性能。(2)提供更新换代的产品,更好地满足现场使用的高要求。(3)形成新的技术分支。因此,它对科学技术、工农业生产、国防建设的发展,将会产生巨大的影响。1光纤传感器的原理光纤传感器主要由光源、光纤与探测器3部分组成，光源发出的光耦合进光纤，经光纤进入调制区，在调治区内，外界被测
4、参数作用于进入调区内的光信号，是其光学性质如光的强度、相位、偏振态、波长等发生变化成为被调制的信号光，再经过光纤送入光探测器而获得被测参数，光纤传感器中的光纤通常由纤芯、包层、树脂涂层和塑料护套组成，纤芯和包层具有不同的折射率，树脂涂层对光纤起保护作用，光纤按材料组成分为玻璃光纤和塑料光纤；按光纤纤芯和包层折射率的分布可分为阶跃折射率型光纤和梯度折射率光纤两种。光纤能够约束引导光波在其内部或表面附近沿轴线方向向前传播，具有感测和传输的双重功能，是一种非常重要的智能材料。光纤传感技术是用光纤对某些物理量的敏感特性,将外界物理量转换成可以直接测量的信号技术。仪器仪
5、表行业中,光纤最早用于传光及传像。20世纪70年代初生产出低损光纤后,光纤在通信技术中用于长距离传递信息。由于光纤不仅作为光波的传播媒质;而且光纤中传播光波时,光波的特征参量(振幅、相位、偏振态、波长等)会因外界因素(温度、压力、应变、磁场、电场、位移、转动等)间接或直接地发生变化,从而可将光纤用作传感元件探测物理量,其原理见图1。根据光纤在传感器中的作用,光纤传感器可分为功能型、非功能型、拾光型三大类。(1)功能型光纤传感器:光纤不仅作为导光媒质也是敏感元件,光在光纤内受被测量调制;它的优点是结构紧凑、灵敏度高,但它须用特殊光纤和先进的检测技术,因此成本高。
6、典型例子,如光纤陀螺等。(2)非功能型光纤传感器:光纤仅起导光作用,光照在非光纤型敏感元件上受被测量调制;因其无需特殊光纤及特殊技术,易实现、成本低,但灵敏度也较低,常用于灵敏度要求不太高的场合。目前的光纤传感器大多是非功能型的。(3)拾光型光纤传感器:采用光纤作为探头,接收由被测对象辐射的光或被其反射、散射的光。典型例子,如光纤激光多普勒速度计、辐射式光纤温度传感器等。2光纤传感器的特点研究和工程应用表明光纤传感器具有如下特点：(1)高灵敏度，抗电磁干扰。由于光纤传感器检测系统很难受到外界场的干扰，且光信号在传输中不会与电磁波发生作用，也不受任何电噪声的影响
7、，由于这一特征，光纤传感器在电力系统的检测中得到了广泛应用。(2)光纤具有很好的柔性和韧性，所以传感器可以根据现场检测需要做成不同的形状。(3)测量的频带宽、动态响应范围大。(4)可移植性强，可以制成不同的物理量的传感器，包括声场、磁场、压力、温度、加速度、位移、液位、流量、电流、辐射等。(5)可嵌入性强，便于与计算机和光纤系统相连，易于实现系统的遥测和控制。光纤传感器也存在急待解决的问题(如光纤传感器的输出信号会受到光源波动、光纤传输损耗变化、探测器老化等因素的影响；组成光纤传感器各元件的本身性能对测量精度的影响等)3光纤传感器的促进作用3.1改造传统仪表产
8、品利用先进的光电子和光纤传感技术对传统
