最新强度调制型1ppt课件.ppt

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1、强度调制型1光纤传感器的分类功能型（-非功能型）敏感元件—光纤按照被调制的光波参数强度调制型相位调制型频率调制型偏振调制型波长调制型按照被测对象70余种核心技术—光调制技术入射光波出射光波入射光波的特征参量：振幅，相位，偏振态，波长等外界因素：温度，压力，电磁场，位移2.1强度调制型光纤传感器机理特点：简单，经济，可靠缺点：精度低入射光波出射光波I1tIst强度调制区IDtIot信号2.1.1反射式cont’d设计实例：已知：阶跃光纤F-d曲线，2r＝200μm，NA＝0.5，间距a＝100μm则，F随d变化

2、速率≈0.005％/μmA20040050耦合效率/%反射位置600d=320μm7.2%的效率Fd2.1调制方式2.1.1反射式cont’d反射式传感头的其它类型xxITxIT传光束型双光纤型单光纤型2.1调制方式利用两个探头获得一平均输出可提高灵敏度。考察图所示的装置，设定探头的初始位置，使得探头A和探头B的接收光强分别处于峰值前沿和后沿并使二光强值相等。当目标移近时，探头A的接收光强减小而B探头的接收光强增大。两个探头获得的输出差值要比任一单个探头的读数都大，因而可提高探测灵敏度。此外，除了探测位移多少外还

3、可获得移动方向的信息。图示出了一种粘在一起的双金属片作为传感头构成双路反射型光纤探头。这种双金属片被设计成在特定温度下产生瞬时作用，从而相对于探头顶端产生突然移动，因此在一组温度点产生开关作用。这种双金属片也能被设计成连续移动，在模拟方式中产生正比于温度的移动。光纤温度传感器2.1.2透射式调制原理：遮光调制方法：芯径金属包层xD入射光出射光发射光纤接收光纤-0.5D0.51.00xI0.5D-0.9D0.9D调制区域动纤式、遮光屏、吸收材料…2.1调制方式2.1.2透射式cont’d光纤光纤直接耦合：灵敏度低

4、、动态范围小光纤光纤透镜耦合：F与反射式计算相同光栅遮光屏：灵敏、简单、可靠可移动遮光屏dTd发射光纤接收光纤可移动遮光屏rδ发射光纤接收光纤透镜透镜移动光栅2.1调制方式透射型光纤压力传感器图示出了一种透射式压力传感器。快门挡住光路，所挡光量通常正比于压强，使用参考和测量通道提供了比率信号，其满刻度精度为0.1％。透射式光纤压力传感器(快门调制光强)二块光栅放在光路中，一块固定，另一块由于压力而移动，光栅间隙越小，灵敏度越高。(移动光栅调制光强)2.1.3光模式-微弯传感器传感头：多模光纤机理：芯模包层模应

5、用：压力、水声变形器光纤激光器滤模器探测器信号处理光纤最小可测位移：0.01nm动态范围：110dB2.1调制方式设光纤的微弯变形函数为正弦型式中D(t)—外界信号导致的弯曲幅度；q—空间频率；z—变形点到光纤入射端的距离；设光纤微弯变形函数的微弯周期为A，则有根据光纤模式理论，可得到微弯损耗系数α的近似表:达式:式中K—比例系数；L—光纤中产生微弯变形的长度；Δβ—光纤中光波传播常数差；上式表明，α与光纤弯曲幅度D(t)的平方成正比，弯曲幅度越大，模式耦合越严重，损耗就越高。α还与光纤弯曲变形的长度成正比，作用

6、长度越长，损耗也越大。α与光纤微弯周期有关，当q=Δβ时产生谐振，微弯损耗最大。因此，从获得最高灵敏度的角度考虑，需要选择合适的微弯周期。2.1.4折射率光纤折射率变化型纤芯与包层折射率温度系数不同测温主要应用：温度报警反射系数型—受抑全内反射型n3n2n12.1调制方式2.1.4折射率-受抑全内反射传感器传感头-多模光纤机理-芯模包层模类型：透射式–振动、位移缺点：需要精密机械调整和固定装置反射式无需精密调整装置应用：浓度、气/液二相流、温度等纤芯激光器探测器信号处理光纤光纤耦合器反射式θ全内反射角位移x固

7、定光纤可动光纤入射光输出光透射式2.1调制方式2.1.5光吸收系数-辐射传感器光纤吸收特性辐射吸收损耗增加，输出功率下降敏感源：x射线、γ射线、中子射线特点：灵敏度高、线性范围大、有‘记忆’性激光器探测器信号处理光纤2.1调制方式2.1.5光吸收系数cont’d半导体材料的吸收特性2.1调制方式DR2.2强度调制型的补偿技术双波长补偿法--采用两个不同波长的光源：DM改进型监测光源起伏分时测量S1和S2光源S1M光纤光源S2光纤耦合器L1L2CD1D2光纤耦合器C2.2补偿技术旁路光监测法D2光源SMD1耦合器

8、L1L2Y2.2补偿技术光桥平衡补偿法透射式光桥平衡补偿法计算：D1光源S1MD2光源S2耦合器耦合器耦合器耦合器L1L2L3L4C21C22C12C112.2补偿技术光桥平衡补偿法透射式改进型D1D2信号光源S1L3L4CL1L2PSG2G1PA参考光源S2SH2.2补偿技术光桥平衡补偿法反射式光桥补偿法L1L2L2’PSG2C2G1D1光源SL1’C1耦合器耦合器耦合