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1、相位型光纤传感原理及应用摘要:光纤传感器具有体型小巧,成本较低,结构紧凑,易多路复用,能够长距离分布式传感,以及在传感点无需用电,和良好的抗恶劣环境、抗电磁干扰、抗化学腐蚀能力等优势。因此发展态势十分良好,发展潜力巨大。今后光纤传感器将向集成化光纤传感器、多功能全光纤控制系统等方向发展。本文对干涉型光纤传感器系统的传感原理,进行了比较系统的介绍,着重列举了四种常用于干涉型光纤传感器的光纤干涉仪,还有它们的干涉测量原理。这四种光纤干涉仪分别是:迈克尔逊(Michelson)干涉仪、马赫一泽德(Mach-Zehnde
2、r)干涉仪、萨格纳克(Sagnac)干涉仪和法布里珀罗(Fabry-Perot)干涉仪。本文的重点,是研究干涉型光纤传感器的相位调制与解调方法以及主要应用,文中先介绍了应力应变效应及温度效应的调制方法;然后介绍了常用的两种调制技术法,包括零差法和外差法;最后就应用详细介绍了微分干涉仪,白光干涉仪以及相位调制型光纤压力和温度传感器。关键词:光纤传感器,光纤干涉仪,相位调制,相位解调TheprincipleandapplicationofphasetypeopticalfibersensorAbstractOptic
3、alfibersensorhassmallsize,lowcost,compactstructure,easymultiplexing,canlong-distancedistributedsensing,andthesensingpointwithoutelectricity,andthegoodresistancetobadenvironment,resistancetoelectromagneticinterference,chemicalcorrosionresistanceandotheradvanta
4、ges.Sodevelopmentsituationisverygood,havegreatpotentialfordevelopment.Thefiberopticsensorleadtotheintegratedopticalfibersensors,multi-functionall-fibercontrolsystem,etc.Inthispaper,thesensingprincipleofinterferometricfiberopticsensorsystem,andcomparesthesyste
5、mofintroduction,mainlylistsfourkindsofcommonlyusedininterferometricfiberopticsensorofopticalfiberinterferometer,andtheirinterferencemeasuringprinciple.Thesefourkindsofopticalfiberinterferometerrespectivelyis:Michelsoninterferometer,MachZehnderinterferometer,s
6、agnacinterferometerandFabry-Perotinterferometer.Thefocusofthisarticle,isthestudyofinterferometricopticalfibersensorsofphasemodulationanddemodulationmethodandmainapplications,thispaperfirstintroducesthemodulationmethodofstressandstraineffectandtemperatureeffec
7、t;Andthenintroducedthecommonlyusedtwokindsofmodulationtechnology,includingzerodifferentialmethodandheterodynemethod;Finallyapplydifferentialinterferometerwasintroducedindetail,andwhitelightinterferometerphasemodulationtypefiberopticpressureandtemperaturesenso
8、rs.Keywordsopticalfibersensor,opticalfiberinterferometer,phasemodulation,phasedemodulation一.引言近年来,传感器朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。随着光通信时代的到来,光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐,已迅速成长为年成交额超过10亿美金,并预计将于2010年拥