光纤位移传感器.doc

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1、课程设计中期报告课题名称：光纤位移传感器班级：2013级机电1班组长：彭欢1组员：郑岩3马晓龙7张林8光纤位移传感器重庆三峡学院机械工程学院机械电子专业2013级重庆万州摘要：光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生变化，称为被调制的信号光，再过利用被测量对光的传输特性施加的影响，完成测量.绝缘子污秽、磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流、光纤传感器可用于位移、震动、转动、压力、弯曲、应变

2、、速度、加速度、电流、磁场、电压、湿度、温度、声场、流量、浓度、PH值和应变等物理量的测量。光纤传感器的应用范围很广，几乎涉及国民经济和国防上所有重要领域和人们的日常生活，尤其可以安全有效地在恶劣环境中使用，解决了许多行业多年来一直存在的技术难题，具有很大的市场需求。关键字：位移光纤传感器1引言光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光信号经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生变化，成为被调制的信号源，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。1.

3、1光纤位移传感器的发展光纤传感器是最近几年出现的新技术，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，还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能力。光纤传感器有70多种，大致上分成光纤自身传感器和利用光纤的传感器。1.2光纤位移传感器的特性一。灵敏度较高二。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三。可以制造传感各种不同物理信息（声、磁、温度、旋转等）的器件；四。可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境；五。

4、而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。附属说明：可以用来检测多种物理量，比如声场、电场、压力、振动、温度、加速度等，还可以完成现有检测工作中难以完成的检测任务。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超强的能力。目前光纤传感器已经有70多种，大致上分成光纤自身传感器和利用光纤传感器。近年来得到很好的发展，大多应用在低碳领域。在风力发电中，光纤传感工艺开始用于检测和优化风力发电风轮系统。作为发展最快的能源工艺，风轮的尺寸越来越大。这些风轮体积巨大，又安装在比较遥远的地点。监控工程师需要实时了解这些风轮的状态。因

5、此，光纤传感器就能发挥其功效，帮助工程师了解风力发电机机组的运行情况。光纤传感器工艺耗能极低而且灵敏，特别在远距离传输中，信号稳定，受干扰小。这些特点使光纤传感器成为极端环境下的理想选择。光纤位移传感器原理1）光纤的传光原理光在空间是直线传播的，但当光从高折射率射向低折射率的介质的时候，这时可以同时看到反射光线和折射光线，这两条光线都比入射光线要弱。增大入射角，折射角也随之增大，这时折射光线越来越弱，反射光线越来越强。当入射角增大到某一角度j时，折射角等于090，这时折射光线沿两种介质的界面传播。再增大入射角，折射光线消失，只剩下反

6、射光线，光线全部反射回到玻璃中，如下图所示。此时的反射光线几乎与入射光线一样亮。xy0.00.1250.250.3750.50.00.00270.00270.00200.00200.00110.00110.00040.0004-0.0001-0.00010.1250.00200.00200.00160.00160.00090.00090.00030.0004-0.0001-0.00010.250.00110.00110.00090.00090.00050.00050.00020.0002-0.0001-0.00010.3750.00

7、040.00040.00030.00040.00020.0002-0.0001-0.0000-0.0003-0.00020.5-0.0001-0.0001-0.0001-0.0001-0.0001-0.0001-0.0003-0.0002-0.0006-0.0004表2-1折射率变化为保证全反射，必须满足全反射条件,即θ＜θc。由斯乃尔折射定律可导出光线由折射率为处介质射入纤芯时，实现全反射的临界入射角为：（1）因为外介质一般为空气，空气中；所以2）光导纤维与光纤传感器的一般原理图１　光纤的基本结构　　光导纤维是利用光的完全内反射原

8、理传输光波的一种介质。如图１所示，它是由高折射率的纤芯和包层所组成。包层的折射率小于纤芯的折射率，直径大致为０.１ｍｍ～０.２ｍｍ。当光线通过端面透入纤芯，在到达与包层的交界面时，由于光线的完全内反射，光线反射回纤芯层。这样经过不断的