光纤传感技术及其应用.ppt

光纤传感技术及其应光纤传感技术及其应用用报告提纲一：光纤结构与种类以及光纤结构损耗一：光纤结构与种类以及光纤结构损耗二：光纤传感器工作原理二：光纤传感器工作原理三：光纤传感器应用三：光纤传感器应用四：展望四：展望光光纤结构与种构与种类以及光以及光纤结构构损耗耗1.光纤由称为“纤芯”和“包层”的两同心圆形双层结构组成其结构如图所示：光纤传输损耗的物理机理如下：一是光纤本身的损耗，而是传输时使用条件产生的损耗。前一种又可分为光纤的原材料方面的损耗，光纤几何结构不完整所产生的损耗。后一种有连接损耗，弯曲损耗以及放射线辐射使光纤变黑使吸收增加所产生的损耗等。在纤维光学传感器中常应用弯曲等损耗，使通过光纤的光强发生变化进行精密测量。光纤微弯引起光纤中传输模式的变换，弯曲半径越小，损耗越大，光纤连接时存在错位或间隙也会增大损耗。光纤损耗光纤损耗光光纤传感器工作原理感器工作原理光光纤传感器分感器分类光学纤维传感器按光纤在传感器内起的作用可分为两大类功能型光纤直接用作敏感元件，它既能感知信息，又传输信息非功能型光纤进紧起传输信息的作用，其端部需另加敏感元件（1）功能型光纤传感器（2）非功能型光纤传感器光检测元件与光纤传输回路及测量电路所组成的测量系统，基本类型如下图所示：光光纤传感器的感器的应用用（1）应用于土木工程领域土木工程领域光纤传感器得到了广泛的应用，用来测量混凝土结构变形及内部应力，检测大型结构、桥梁健康状况等，其中最主要的都是将光纤传感器作为一种新型的应变传感器使用。光纤传感器可以黏贴在结构物表面用于测量，同时也可以通过预埋实现结构物内部物理量的测量。利用预先埋入的光纤传感器，可以对混凝土结构内部损伤过程中内部应变的测量。（2）应用于检测技术光纤传感器在航天（飞机及航天器各部位压力测量、温度测量、陀螺等）、航海（声纳等）、石油开采（液面高度、流量测量、二相流中空隙度的测量）、电力传输（高压输电网的电流测量、电压测量）、核工业（放射剂量测量、原子能发电站泄露剂量监测）、医疗（血液流速测量、血压及心音测量）、科学研究（地球自转）等众多领域都得到了广泛应用。（3）应用于石油工业在石油测井技术中，可以利用光纤传感器实现井下石油流量、温度、压力和含水率等物理量的测量。较成熟的应用是采用非本征光纤FP腔传感器测量井下的压力和温度。非本征光纤F-P腔传感器利用光的多光束干涉原理，当被测的温度或者压力发生变化时干涉条纹改变，光纤FP腔的腔长也随之发生变化，通过计算腔长的变化实现温度和压力的测量。展望光纤传感器技术经过20余年的发展也已获得长足的进步，出现了很多实用性的产品，然而实际的需求是各种各样的，光纤传感技术的现状仍然远远不能满足实际需要，还有许多待研究的课题，需要我们不断去努力。