【精品】传感与检测论文

《【精品】传感与检测论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、光纤传感器应用研究摘要本文介绍了光纤传感器研究的tl的、意义及其发展趋势，通过分析研究各类光纤传感器的基本原理，设计出了几种功能较完善的光纤传感器。首先从研究光纤传感器的工作原理出发，分析各种光纤传感器的结构和原理，通过対原有光纤传感器的结构和控制机理的分析，结合学过的电子知识，设计光纤传感温度计、光纤传感压强计等。在整个研究过程中采取实验和理论相结合的方式。关键词：传感器；光纤通信；禁带宽度；光纤传感温度计；光纤传感压强计。一.光纤传感器1绪论光纤传感器是70年代末发展起来的一种新型传感器，它具有不受电磁场影响，本质上安

2、全防爆，体积小，耐腐蚀，灵敏度高等优点。可用在传统传感器难以涉足的极端恶劣环境，所以在军事、航空航天、生物医学、建筑施工等领域被受青睐。因此对光纤传感器的研究具有很重要的现实意义。传感技术是近几年热门的应用技术，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智慧化的方向发展。在这一过程屮，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原了辐射的性能，径细、质软、垂量轻的机械性能，绝缘、无感应的屯气性能，耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方（如高温区），或者对人有害的地区（

3、如核辐射区），起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感言所感受不到的外界信息。光纤传感器是最近儿年出现的新技术，可以用来测量多种物理量，比如声场、电场、压力、温度、角速度、加速度等，述可以完成现有测量技术难以完成的测量任务。在狭小的空间里，在强电磁干扰和高电压的环境里，光纤传感器都显示出了独特的魅力。因此，光纤传感技术应用的研究具有很好的前景。光纤传感优点：灵敏度较高；几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意形状的光纤传感器；可以制造传感各种不同物理信息（声、磁、温度、旋转等）的器件；可以用于高压、电气噪声

4、、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境；而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。光纤传感器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。因此，它同时具有光纤及光学测量的特点。①电绝缘性能好。①抗电磁干扰能力强。②非侵入性。③高灵敏度。④容易实现对被测信号的远距离监控2光通信简介2.1有线光通信有线光通信的传输媒介为光纤。光纤是光导纤维的简称，是用光透射率高的电介质构成的光通路。它是一种介质圆柱光波导。所谓“光波导”是指将以光的形式出现的电磁波能量利用全反射的原理约朿并引导光波在光纤内部或表而附近沿轴线方向传播。2.1.1光纤的

5、结构光纤的结构如图2・1所示。它是由纤芯、包层、涂敷层及套塑卩L

6、部分组成。纤芯位于光纤的中心部位。它的主要成分是高纯度的二氧化硅。其纯度可达到99.99999%。其余成分为参入的极少量参朵剂，如五氧化二磷和二氧化错。掺杂剂的作用是提高纤芯的折射率，纤芯的直径2a—般为5・50微米。包层也是含有少量掺朵剂的高纯度的二氧化硅。掺朵剂有氟或硼。这些掺杂剂的作用是降低包层的折射率。包层的直径（包括纤芯在内）2b为125微米。包层的外面涂敷一层很薄的涂敷层。通常要进行两次涂敷，它的作用是增强光纤的机械强度。H前涂敷层的材料一般为环

7、氧树脂或硅橡胶。涂敷层之外就是套塑。它的作用是加强光纤的机械强度。套塑的原料大都采用尼龙或聚乙烯。图2・1光纤的结构2.1.2光纤的性能光纤是70年代为光通信而发展的一•种新型材料，它主要是用玻璃预制棒拉丝成纤维，外直径仅100-150微米，有许多独特的性能。1.良好的传光性能。2.光纤传输的是光，而光的频率特别高，所以能够容纳更高的带宽。这是光纤能够同时传输大量信息的根木原因。3•光纤电绝缘性能好，不受电磁干扰，无火花，能在易燃、易爆的环境中使用。2.1.3光纤通信的缺点1光纤通信最明显的就是维护问题。其一公里上能有儿个

8、接点是有严格指标的。主要因为光缆比较娇气，弯曲半径稍小一点就会带来近乎屮断。2光纤敷设的周期较长、投资很大。3光纤接入方式需要高额的初始投资和频谱许可证。2.2无线光通信无线光通信系统（FSO）以大气作为传输媒质来进行光信号的传送。只要在适当距离的收发两个端机之间存在无遮挡的视距路径和足够的光发射功率，即可实现无线光通信。2.2.1无线光通信结构无线光通信系统的结构如下图所示：由光源、掺餌光纤放大器、发射光学系统、接收光学系统和接收机等组成，具体仪器包括专用望远物镜、标准光收发机和高功率的ER/Yb光放大器等，其屮望远物镜

9、和光收发送机组合在一起。其关键技术是多径发射和使用放人器补偿光通道损耗。激光源掺银光纤放大器发射光学系统接收光学系统图2・3无线光通信系统的原理在点对点传输的情况下，每一端都设有光发射机和光接收机，可以实现全双丁通信。系统所用的基本技术是光电转换。光发射机的光源受到的电信号的调制,通过作为天线的发射光学