第七章光纖傳感檢測技術(shù)

1、.1、光纖的結(jié)構(gòu)、光纖的結(jié)構(gòu)光導(dǎo)纖維（光導(dǎo)纖維（Optical Fiber 簡稱光纖）又纖芯、簡稱光纖）又纖芯、包層及外套組成。纖芯折射率大于包層折射包層及外套組成。纖芯折射率大于包層折射率。率。光纖具有使光封閉在纖芯里面?zhèn)鬏數(shù)墓δ?。光纖具有使光封閉在纖芯里面?zhèn)鬏數(shù)墓δ?。外套起保護(hù)作用。外套起保護(hù)作用。.2、光纖的種類、光纖的種類1）按制作材料）按制作材料l高純度石英玻璃纖維高純度石英玻璃纖維l多組分玻璃光纖多組分玻璃光纖l塑料光纖塑料光纖2）按傳輸模式分）按傳輸模式分l單模光纖單模光纖l多模光纖多模光纖.3）按折射率分布特點(diǎn)分）按折射率分布特點(diǎn)分l階躍光纖階躍光纖l梯度光纖梯度光纖階躍光纖階

2、躍光纖梯度光纖梯度光纖4）按用途分）按用途分l通信光纖通信光纖l特殊光纖特殊光纖5）按制作方法分）按制作方法分化學(xué)氣相沉積法、雙坩堝化學(xué)氣相沉積法、雙坩堝/三坩堝法。三坩堝法。.3、光纖的傳輸原理、光纖的傳輸原理1）光線傳播解釋）光線傳播解釋將光看作光線。光由光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)傳將光看作光線。光由光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)傳播，在滿足一定條件時(shí)發(fā)生全反射。播，在滿足一定條件時(shí)發(fā)生全反射。 12sinnnc1n2n.全反入射角：全反入射角：21121100)sin1 (sinsinnnn可得：可得：NAnnn222100sinNA稱為數(shù)值孔徑稱為數(shù)值孔徑(Numerical Aperture)。NA是光

3、纖受光能力的標(biāo)度。是光纖受光能力的標(biāo)度。標(biāo)準(zhǔn)多模光纖的標(biāo)準(zhǔn)多模光纖的NA公稱值一般為公稱值一般為0.2，孔徑，孔徑角為角為11.5o；標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的NA公稱值一般為公稱值一般為0.10.15，孔徑角約孔徑角約5.7o8.6o.在梯度光纖中：在梯度光纖中：在梯度光纖中的折射在梯度光纖中的折射在梯度光纖中的傳播在梯度光纖中的傳播自聚焦效應(yīng)自聚焦效應(yīng).2）波導(dǎo)傳播解釋）波導(dǎo)傳播解釋將光看作電磁波。用麥克斯韋方程解表將光看作電磁波。用麥克斯韋方程解表示光波。示光波。滿足麥克斯韋方程的任一特解稱為一種模式，滿足麥克斯韋方程的任一特解稱為一種模式，簡稱模。任意電磁波可以看作多個模式的線簡稱模

4、。任意電磁波可以看作多個模式的線性組合，同樣滿足麥克斯韋方程。電磁波主性組合，同樣滿足麥克斯韋方程。電磁波主要有橫模和縱模。要有橫模和縱模。.光波在光纖中傳播存在三類模式：光波在光纖中傳播存在三類模式：傳輸模（導(dǎo)模）、泄漏模（漏模）、輻射模傳輸模（導(dǎo)模）、泄漏模（漏模）、輻射模導(dǎo)模：光功率限制在纖芯內(nèi)傳播的光波場，導(dǎo)模：光功率限制在纖芯內(nèi)傳播的光波場，又稱為芯模。包括橫電模、橫磁模和又稱為芯模。包括橫電模、橫磁模和混合模?；旌夏?。漏模：在纖芯內(nèi)及距纖壁一定距離的包層中漏模：在纖芯內(nèi)及距纖壁一定距離的包層中傳播的光波場，又稱為包層模。傳播的光波場，又稱為包層模。輻射模：在纖芯和包層中均為傳輸場，

5、不滿輻射模：在纖芯和包層中均為傳輸場，不滿足全反射條件，模場能量向包層外溢足全反射條件，模場能量向包層外溢出，光纖失去對光波場功率的限制作出，光纖失去對光波場功率的限制作用。用。.三種模式：三種模式：a）TEmn模。在軸向只有磁場分量模。在軸向只有磁場分量H，而橫截，而橫截面上只有電場分量面上只有電場分量E。稱為橫電模。稱為橫電模。b）TMmn模。在軸向只有電場分量模。在軸向只有電場分量E，而橫截，而橫截面上只有磁場分量面上只有磁場分量H。稱為橫磁模。稱為橫磁模。c）HEmn模（模（ EHmn模）模） 。軸向同時(shí)存在電。軸向同時(shí)存在電場分量和磁場分量。稱為混合模。場分量和磁場分量。稱為混合模。

6、m,n表示表示貝塞爾函數(shù)的階及相應(yīng)的根數(shù)。代表不同的貝塞爾函數(shù)的階及相應(yīng)的根數(shù)。代表不同的模式。模式。.不同模式的傳輸特性不同。不同模式的傳輸特性不同。若光纖中僅傳播若光纖中僅傳播HE11基模，則因該模在芯心基模，則因該模在芯心處最強(qiáng)，所以光纖輸出的光斑是一個外圍光處最強(qiáng)，所以光纖輸出的光斑是一個外圍光強(qiáng)較弱的圓光斑。強(qiáng)較弱的圓光斑。TE01模則因芯心處電場最模則因芯心處電場最弱，所以光纖輸出光斑將在芯心處出現(xiàn)暗區(qū)。弱，所以光纖輸出光斑將在芯心處出現(xiàn)暗區(qū)。.電磁波可表示為：電磁波可表示為：)(),(),(ztjeEtzE為傳播常數(shù)為傳播常數(shù)。cos2cos101nkn決定了在傳播過程中等效在決

7、定了在傳播過程中等效在z z方向上引入的方向上引入的相位變化值。光纖軸向相速度由相位變化值。光纖軸向相速度由/決定。決定。歸一化頻率為：歸一化頻率為：2221002/2nnrrNA.歸一化頻率是表征光纖中模式傳播特性的歸一化頻率是表征光纖中模式傳播特性的重要參數(shù)。在一個給定結(jié)構(gòu)參數(shù)的光纖中，重要參數(shù)。在一個給定結(jié)構(gòu)參數(shù)的光纖中，允許存在的導(dǎo)模數(shù)目取決于允許存在的導(dǎo)模數(shù)目取決于v v，v v越大，允越大，允許存在的導(dǎo)模越多，反之亦然。許存在的導(dǎo)模越多，反之亦然。當(dāng)當(dāng)時(shí)，只允許一個模式（時(shí)，只允許一個模式（HE11）。）。平方分布率梯度光纖）階躍光纖）或(401. 3(2048. 2vv梯度型梯度

8、型)2(2/2ggvM階躍型階躍型2/2vM 4/2vM .歸一化頻率與傳輸模式之間的關(guān)系歸一化頻率與傳輸模式之間的關(guān)系.4、光纖的特性、光纖的特性損耗和色散損耗和色散1）損耗）損耗定義為：光波在光纖中傳輸定義為：光波在光纖中傳輸1km產(chǎn)生的功率產(chǎn)生的功率衰減分貝數(shù)。衰減分貝數(shù)。)dB/Km(lg10oiPPL式中式中 Pi光纖輸入端光功率；光纖輸入端光功率； Po光纖輸出端光功率；光纖輸出端光功率； L光纖長度；光纖長度；.損耗隨波長的損耗隨波長的增大而減小。增大而減小。.光纖損耗主要有：光纖損耗主要有：l吸收損耗吸收損耗由于光纖材料的量子躍遷致使一部分光功率由于光纖材料的量子躍遷致使一部分

9、光功率轉(zhuǎn)換為熱量造成的傳輸損耗。轉(zhuǎn)換為熱量造成的傳輸損耗。本征吸收、雜質(zhì)吸收和原子缺陷吸收。本征吸收、雜質(zhì)吸收和原子缺陷吸收。本征吸收本征吸收是物質(zhì)固有的，主要是由紫外和紅是物質(zhì)固有的，主要是由紫外和紅外波段電子躍遷和振動躍遷引起的吸收。外波段電子躍遷和振動躍遷引起的吸收。本征損耗一般很小，約本征損耗一般很小，約0.010.05dB/Km。雜質(zhì)吸收雜質(zhì)吸收是由于光纖材料中的正過渡金屬離是由于光纖材料中的正過渡金屬離子的電子躍遷和氫陽根負(fù)離子的分子振動躍子的電子躍遷和氫陽根負(fù)離子的分子振動躍遷引起的吸收。遷引起的吸收。.原子缺陷吸收原子缺陷吸收是由于強(qiáng)烈的熱、光或射線輻射是由于強(qiáng)烈的熱、光或射線

10、輻射使光纖材料受激出現(xiàn)原子缺陷產(chǎn)生的損耗。使光纖材料受激出現(xiàn)原子缺陷產(chǎn)生的損耗。l散射損耗散射損耗瑞利散射、布里淵散射瑞利散射、布里淵散射 、拉曼散射等、拉曼散射等瑞利散射瑞利散射是由于光纖中遠(yuǎn)小于光波長的物質(zhì)密是由于光纖中遠(yuǎn)小于光波長的物質(zhì)密度不均勻性和摻雜濃度不均勻引起的散射。度不均勻性和摻雜濃度不均勻引起的散射。分為斯托克斯散射（波長向長波方向偏移）和分為斯托克斯散射（波長向長波方向偏移）和反反斯托克斯散射（向短波方向偏移）斯托克斯散射（向短波方向偏移）散射光正比于散射光正比于1/4。用長波可減小瑞利散射。用長波可減小瑞利散射。.l彎曲損耗彎曲損耗曲率半徑遠(yuǎn)大于光纖直徑的彎曲所產(chǎn)生的附曲

11、率半徑遠(yuǎn)大于光纖直徑的彎曲所產(chǎn)生的附加損耗。加損耗。產(chǎn)生彎曲損耗的效應(yīng)主要有：空間濾波、模產(chǎn)生彎曲損耗的效應(yīng)主要有：空間濾波、模式泄漏、模式耦合式泄漏、模式耦合空間濾波空間濾波：光纖彎曲部分高階模因全反射條：光纖彎曲部分高階模因全反射條件破壞而折射到包層中，將所攜帶的能量輻件破壞而折射到包層中，將所攜帶的能量輻射到光纖之外的一中物理效應(yīng)。射到光纖之外的一中物理效應(yīng)。彎曲半徑越小，損耗越大。是彎曲損耗中的彎曲半徑越小，損耗越大。是彎曲損耗中的主要損耗。主要損耗。模式泄漏模式泄漏：光場遠(yuǎn)離纖芯的部分因彎曲不再：光場遠(yuǎn)離纖芯的部分因彎曲不再滿足模式傳輸要求而輻射出光纖。滿足模式傳輸要求而輻射出光纖。

12、.模式耦合模式耦合：纖芯中的導(dǎo)模和包層中的輻射模發(fā)：纖芯中的導(dǎo)模和包層中的輻射模發(fā)生模式耦合，使導(dǎo)模能量減小。生模式耦合，使導(dǎo)模能量減小。2）色散）色散光波的群速度不同而出現(xiàn)的脈沖展寬現(xiàn)象。光波的群速度不同而出現(xiàn)的脈沖展寬現(xiàn)象。不同波長、不同模式下的不同波長、不同模式下的值不同。值不同。光纖色散主要有：材料色散、模式色散、波導(dǎo)光纖色散主要有：材料色散、模式色散、波導(dǎo)色散。色散。.幾種色散：幾種色散：a）材料色散）材料色散又稱折射率色散。不同波長的折射率不同又稱折射率色散。不同波長的折射率不同引起。發(fā)射光譜寬度越窄，材料色散越小。引起。發(fā)射光譜寬度越窄，材料色散越小。是單模光纖的主要色散。是單模

13、光纖的主要色散。b）模式色散）模式色散梯度光纖中模式間傳播速度不同引起。是梯度光纖中模式間傳播速度不同引起。是梯度型多模光纖的主要色散。單模光纖中梯度型多模光纖的主要色散。單模光纖中不存在模式色散。不存在模式色散。自聚焦光纖中理論上也不存在模式色散。自聚焦光纖中理論上也不存在模式色散。.c）波導(dǎo)色散）波導(dǎo)色散又稱結(jié)構(gòu)色散。光纖結(jié)構(gòu)不同，同一模又稱結(jié)構(gòu)色散。光纖結(jié)構(gòu)不同，同一模式的傳播常數(shù)隨頻率變化引起。式的傳播常數(shù)隨頻率變化引起。5、光纖傳感器分類、光纖傳感器分類1）功能型傳感器（）功能型傳感器（function fiber optical sensor FF）光纖作為傳感元件光纖作為傳感元件

14、2）非功能型傳感器（）非功能型傳感器（non function fiber optical sensor NF）光纖作為傳光元件光纖作為傳光元件.6、光纖傳感器的特點(diǎn)、光纖傳感器的特點(diǎn)l檢測精度和靈敏度高。檢測精度和靈敏度高。l響應(yīng)速度快，頻響寬，可實(shí)現(xiàn)非接觸高響應(yīng)速度快，頻響寬，可實(shí)現(xiàn)非接觸高速檢測。速檢測。l環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。l體積小、重量輕、具有可集成的潛力。體積小、重量輕、具有可集成的潛力。.外界信號可能引起光的強(qiáng)度、波長（顏色）、外界信號可能引起光的強(qiáng)度、波長（顏色）、頻率、相位、偏振態(tài)等性質(zhì)發(fā)生變化，從而構(gòu)頻率、相位、偏振態(tài)等性質(zhì)發(fā)生變化，從而構(gòu)成強(qiáng)度、波長、頻率、相位和

15、偏振態(tài)的調(diào)制原成強(qiáng)度、波長、頻率、相位和偏振態(tài)的調(diào)制原理。理。調(diào)制方式：強(qiáng)度調(diào)制、相位調(diào)制、偏振調(diào)制、調(diào)制方式：強(qiáng)度調(diào)制、相位調(diào)制、偏振調(diào)制、頻率調(diào)制、光譜調(diào)制等。頻率調(diào)制、光譜調(diào)制等。1、強(qiáng)度調(diào)制、強(qiáng)度調(diào)制1）微彎損耗強(qiáng)度調(diào)制）微彎損耗強(qiáng)度調(diào)制多模光纖（或單模光纖）微彎時(shí)，一部分芯模多模光纖（或單模光纖）微彎時(shí)，一部分芯模能量會轉(zhuǎn)化為包層模式能量，通過測量包層模能量會轉(zhuǎn)化為包層模式能量，通過測量包層模式的能量或芯模能量的變化就能測量外界物理式的能量或芯模能量的變化就能測量外界物理量。量。 以模式耦合造成的損耗為主。以模式耦合造成的損耗為主。.梯度型光纖中：梯度型光纖中：r2階躍型光纖中：階躍

16、型光纖中：r2)0(2/)()0(222nrnn.2）折射率變化強(qiáng)度調(diào)制）折射率變化強(qiáng)度調(diào)制溫度變化可引起光纖折射率變化，外界溫度變化可引起光纖折射率變化，外界環(huán)境折射率變化，都可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度調(diào)制。環(huán)境折射率變化，都可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度調(diào)制。 .3）線位移或角位移強(qiáng)度調(diào)制）線位移或角位移強(qiáng)度調(diào)制光強(qiáng)分布光強(qiáng)分布 .4）光閘強(qiáng)度調(diào)制）光閘強(qiáng)度調(diào)制.5）反射式強(qiáng)度調(diào)制）反射式強(qiáng)度調(diào)制.2、偏振調(diào)制、偏振調(diào)制振動方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚ΨQ性叫做振動方向?qū)τ趥鞑シ较虻牟粚ΨQ性叫做偏振。偏振。光按偏振態(tài)可分為：自然光、偏振光、光按偏振態(tài)可分為：自然光、偏振光、部分偏振光。部分偏振光。自然光：自然光： .偏振光：線偏

17、振光、橢圓偏振光、圓偏偏振光：線偏振光、橢圓偏振光、圓偏振光振光（a）線偏振光）線偏振光光矢量端點(diǎn)的軌跡為直線，即光矢量只沿光矢量端點(diǎn)的軌跡為直線，即光矢量只沿著一個確定的方向振動，其大小、方向不著一個確定的方向振動，其大小、方向不變，稱為線偏振光。變，稱為線偏振光。 .（b）橢圓偏振光）橢圓偏振光光矢量端點(diǎn)的軌跡為一橢圓，即光矢量不光矢量端點(diǎn)的軌跡為一橢圓，即光矢量不斷旋轉(zhuǎn)，其大小、方向隨時(shí)間有規(guī)律的變斷旋轉(zhuǎn)，其大小、方向隨時(shí)間有規(guī)律的變化?；?。（c）圓偏振光）圓偏振光光矢量端點(diǎn)的軌跡為一圓，即光矢量不斷光矢量端點(diǎn)的軌跡為一圓，即光矢量不斷旋轉(zhuǎn)，其大小不變，但方向隨時(shí)間有規(guī)律旋轉(zhuǎn)，其大小不變

18、，但方向隨時(shí)間有規(guī)律地變化。地變化。部分偏振光：部分偏振光：.雙折射：雙折射：一束自然光入射于單軸晶體時(shí)，會變成兩束一束自然光入射于單軸晶體時(shí)，會變成兩束折射光，其中一束遵守折射定律稱為折射光，其中一束遵守折射定律稱為o光，另光，另一束不遵守折射定律，稱為一束不遵守折射定律，稱為e光。光。o光、光、e光都光都是線偏振光，是線偏振光，o光的振動方向垂直于光的振動方向垂直于o光的主光的主平面，平面，e光的振動方向在光的振動方向在e光的主平面內(nèi)。光的主平面內(nèi)。.偏振調(diào)制就是利用電光、磁光和光彈等物偏振調(diào)制就是利用電光、磁光和光彈等物理效應(yīng)，改變光的偏振態(tài)，實(shí)現(xiàn)調(diào)制。理效應(yīng)，改變光的偏振態(tài)，實(shí)現(xiàn)調(diào)制。

19、1）調(diào)制原理）調(diào)制原理a）泡克爾斯（）泡克爾斯（Pockels）效應(yīng)（感應(yīng)雙折射）效應(yīng)（感應(yīng)雙折射） 壓電晶體在電場作用下表現(xiàn)出雙折射現(xiàn)象。壓電晶體在電場作用下表現(xiàn)出雙折射現(xiàn)象。 兩正交偏振光的相位變化為：兩正交偏振光的相位變化為：dlUrne030.b）法拉第磁光效應(yīng)）法拉第磁光效應(yīng)光通過帶磁性的物體時(shí)，偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)。光通過帶磁性的物體時(shí)，偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)。LHdlV光傳播方向與磁場一致時(shí)，光傳播方向與磁場一致時(shí)，V0，迎著光傳，迎著光傳播方向看，偏振面順時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)播方向看，偏振面順時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)光傳播方向與磁場一致時(shí)，光傳播方向與磁場一致時(shí)，V0，迎著光傳，迎著光傳播方向看，偏振面逆時(shí)

20、針方向偏轉(zhuǎn)播方向看，偏振面逆時(shí)針方向偏轉(zhuǎn).d）光彈效應(yīng)（壓力雙折射）光彈效應(yīng)（壓力雙折射）晶體在壓力作用下表現(xiàn)出雙折射性質(zhì)。晶體在壓力作用下表現(xiàn)出雙折射性質(zhì)。n相位變化可表示為：相位變化可表示為：折射率變化為：折射率變化為：物質(zhì)常數(shù)物質(zhì)常數(shù)施加的應(yīng)力施加的應(yīng)力lL光程差：光程差：/2l.c）其他方式（非功能型）其他方式（非功能型）透射式透射式反射式反射式.d）光偏振態(tài)的檢測）光偏振態(tài)的檢測偏振態(tài)偏振態(tài)光強(qiáng)光強(qiáng)單光路法單光路法20sinII 輸出光強(qiáng)：輸出光強(qiáng)：.雙光路法雙光路法WP：沃拉斯登棱鏡：沃拉斯登棱鏡D1，D2的輸出：的輸出：)4/(cos)4/(sin202201IIII偏轉(zhuǎn)角為：偏

21、轉(zhuǎn)角為：21211sin21IIII.3、相位調(diào)制、相位調(diào)制利用外界因素改變光纖中光波的相位通過利用外界因素改變光纖中光波的相位通過檢測相位變化來測量物理量的原理稱為相檢測相位變化來測量物理量的原理稱為相位調(diào)制。位調(diào)制。相位調(diào)制的靈敏度極高。相位調(diào)制的靈敏度極高。1）應(yīng)力應(yīng)變效應(yīng)）應(yīng)力應(yīng)變效應(yīng)當(dāng)光纖受到縱向（橫向）的機(jī)械應(yīng)力時(shí)，當(dāng)光纖受到縱向（橫向）的機(jī)械應(yīng)力時(shí)，光纖的長度（應(yīng)變效應(yīng)）、光纖芯的直徑光纖的長度（應(yīng)變效應(yīng)）、光纖芯的直徑（泊松效應(yīng)）、纖芯折射率（光彈效應(yīng)）（泊松效應(yīng)）、纖芯折射率（光彈效應(yīng)）都將變化，從而引起光波相位變化。都將變化，從而引起光波相位變化。aaLnnLLLL .2）

22、塞格納克效應(yīng)）塞格納克效應(yīng)順時(shí)針一周的實(shí)際光程：順時(shí)針一周的實(shí)際光程：tRRLcw2逆時(shí)針一周的實(shí)際光程：逆時(shí)針一周的實(shí)際光程：tRRLccw2光程差：光程差：cRtRL242相位差：相位差：.3）溫度應(yīng)變效應(yīng)）溫度應(yīng)變效應(yīng)溫度應(yīng)變效應(yīng)與應(yīng)力應(yīng)變相似。同時(shí)引溫度應(yīng)變效應(yīng)與應(yīng)力應(yīng)變相似。同時(shí)引起長度和折射率的變化。相位改變值與起長度和折射率的變化。相位改變值與待測場中光纖長度待測場中光纖長度L成正比，具有很高的成正比，具有很高的靈敏度。靈敏度。4）相位解調(diào)）相位解調(diào)相位表現(xiàn)在復(fù)振幅的復(fù)數(shù)部分，只有通相位表現(xiàn)在復(fù)振幅的復(fù)數(shù)部分，只有通過干涉將其轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)才能被探測器接過干涉將其轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)才能被探測

23、器接收到。收到。.5）幾種光纖干涉儀）幾種光纖干涉儀a）雙光束光纖干涉儀）雙光束光纖干涉儀邁克爾遜光纖干涉儀、馬赫邁克爾遜光纖干涉儀、馬赫-澤德爾光纖干涉澤德爾光纖干涉儀、斐索光纖干涉儀儀、斐索光纖干涉儀邁克爾遜光纖干涉儀邁克爾遜光纖干涉儀.馬赫馬赫-澤德爾光纖干涉儀澤德爾光纖干涉儀優(yōu)點(diǎn)：不帶纖端反射鏡，克服了回波干擾優(yōu)點(diǎn)：不帶纖端反射鏡，克服了回波干擾的問題。的問題。.斐索光纖干涉儀斐索光纖干涉儀P1、P2:偏振片偏振片M1、M2:反射鏡，構(gòu)成斐索干涉腔反射鏡，構(gòu)成斐索干涉腔.b）三光束光纖干涉儀）三光束光纖干涉儀優(yōu)點(diǎn)：形成多光束干涉，清晰度、銳度比雙優(yōu)點(diǎn)：形成多光束干涉，清晰度、銳度比雙光

24、束干涉好，可提高測量精度。光束干涉好，可提高測量精度。.c）塞格納克光纖干涉儀）塞格納克光纖干涉儀多饒可提高精度多饒可提高精度.d）法布里）法布里-泊羅光纖干涉儀泊羅光纖干涉儀本征本征F-P腔和非本征腔和非本征F-P腔腔非本征非本征F-P干涉儀（干涉儀（EFPI）透射式透射式反射式反射式.輸出的光強(qiáng)：輸出的光強(qiáng)：優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高本征本征F-P干涉儀（干涉儀（FFPI）.e）光強(qiáng)探測）光強(qiáng)探測常采用光電二極管（常采用光電二極管（PIN）、光電三極）、光電三極管和雪崩二極管（管和雪崩二極管（APD）作為光電探測）作為光電探測器。器。輸出的電流為：輸出的電流為：可采用單探測器法、雙探測器

25、法和三探可采用單探測器法、雙探測器法和三探測器法測器法.三探測器法三探測器法可采用單探測器法可采用單探測器法雙探測器法雙探測器法.4、頻率調(diào)制、頻率調(diào)制利用外界因素改變光的頻率，通過檢測利用外界因素改變光的頻率，通過檢測光的頻率變化來測量外界物理量的原理，光的頻率變化來測量外界物理量的原理，稱為頻率調(diào)制。稱為頻率調(diào)制。頻率調(diào)制基于多普勒效應(yīng)。頻率調(diào)制基于多普勒效應(yīng)。SQP21)cos(cos1 211cvffs.多普勒光纖測速儀多普勒光纖測速儀.1、光纖位移傳感器、光纖位移傳感器反射式光纖位移傳感器反射式光纖位移傳感器.液面測量液面測量.2、光纖溫度傳感器、光纖溫度傳感器1）輻射溫度傳感器）輻

26、射溫度傳感器輻射曲線輻射曲線.2）半導(dǎo)體吸收式溫度傳感器）半導(dǎo)體吸收式溫度傳感器半導(dǎo)體材料吸收的波長隨溫度增加向長波移半導(dǎo)體材料吸收的波長隨溫度增加向長波移動。透過率隨溫度增加而減小。動。透過率隨溫度增加而減小。.a）雙光纖參考基準(zhǔn)通道法）雙光纖參考基準(zhǔn)通道法.b）雙光源參考基準(zhǔn)通道法）雙光源參考基準(zhǔn)通道法.3）熱色效應(yīng)光纖溫度傳感器）熱色效應(yīng)光纖溫度傳感器.4）光纖角速度傳感器）光纖角速度傳感器.5）光纖壓力傳感）光纖壓力傳感a）快門式）快門式.b） 動?xùn)攀絼訓(xùn)攀焦鈻懦?shù)越小，靈敏度越高。光柵常數(shù)越小，靈敏度越高。.c） 光彈壓力傳感光彈壓力傳感.d）微彎式壓力傳感）微彎式壓力傳感.e）膜調(diào)

27、制光纖壓力傳感）膜調(diào)制光纖壓力傳感.6）光纖電流傳感器）光纖電流傳感器兩類：兩類：單模光纖：利用法拉第效應(yīng)，用于測量高壓單模光纖：利用法拉第效應(yīng)，用于測量高壓大電流；大電流；金屬被覆多模光纖：利用微彎效應(yīng)，用于測金屬被覆多模光纖：利用微彎效應(yīng)，用于測量小電流。量小電流。.金屬被覆光纖電流傳感器金屬被覆光纖電流傳感器傳感元件傳感元件.被測量呈空間分布時(shí)，將傳感光纖沿場排布，被測量呈空間分布時(shí)，將傳感光纖沿場排布，對場的空間分布和隨時(shí)間變化的信息進(jìn)行測對場的空間分布和隨時(shí)間變化的信息進(jìn)行測量或監(jiān)控。量或監(jiān)控。分布式光纖傳感可獲得多點(diǎn)信息，性價(jià)比高，分布式光纖傳感可獲得多點(diǎn)信息，性價(jià)比高，信息容量大。信息容量大?？煞譃楸菊餍秃头潜菊餍停?zhǔn)分布式）可分為本征型和非本征型（準(zhǔn)分布式）.1、準(zhǔn)分布式光纖傳感原理、準(zhǔn)分布式光纖傳感