第八章--光纤传感器ppt课件.ppt

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1、严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第第8章章 光纤式传感器光纤式传感器 光光光光(导导导导)纤纤纤纤(维维维维)是是是是2020世世世世纪纪纪纪7070年年年年代代代代的的的的重重重重要要要要发发发发明明明明之之之之一一一一，它它它它与与与与激激激激光光光光器器器器、半半半半导导导导体体体体探探探探测测测测器器器器一一一一起起起起构构构构成成成成了了了了新新新新的的的的光光光光学学学学技技技技术术术术，创创创创造造造造了了了了光光光光电电电电子子子子学学学学的的的的新新新新天天天天地地地地。光光光光纤纤纤纤的的的的出

2、出出出现现现现产产产产生生生生了了了了光光光光纤纤纤纤通通通通信信信信技技技技术术术术，特特特特别别别别是是是是光光光光纤纤纤纤在在在在有有有有线线线线通通通通信信信信方方方方面面面面的的的的优优优优势势势势越越越越来来来来越越越越突突突突出出出出，它它它它为为为为人人人人类类类类2121世世世世纪纪纪纪的的的的通通通通信信信信基基基基础础础础信信信信息息息息高高高高速速速速公公公公路路路路奠奠奠奠定定定定了了了了基基基基础础础础，为为为为多多多多媒媒媒媒体体体体通通通通信信信信提提提提供供供供了了了了实实实实现现现现的的的的必必必必需需需需条条条条件件件件。由由由由于于于于光光光光纤纤纤纤具

3、具具具有有有有许许许许多多多多新新新新的的的的特特特特性性性性，所所所所以以以以不不不不仅仅仅仅在通信方面，在传感器等方面也获得了应用在通信方面，在传感器等方面也获得了应用在通信方面，在传感器等方面也获得了应用在通信方面，在传感器等方面也获得了应用。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第第8章章 光纤式传感器光纤式传感器 当当当当光光光光纤纤纤纤受受受受到到到到外外外外界界界界环环环环境境境境因因因因素素素素的的的的影影影影响响响响，如如如如温温温温度度度度、压压压压力力力力、电电电电场场场场、磁磁磁磁场场场场等等等等

4、条条条条件件件件变变变变化化化化时时时时，光光光光纤纤纤纤的的的的传传传传输输输输特特特特性性性性将将将将随随随随之之之之改改改改变变变变，且且且且二二二二者者者者之之之之间间间间存存存存在在在在一一一一定定定定的的的的对对对对应应应应关关关关系系系系，由由由由此此此此便便便便研研研研制制制制出出出出光光光光纤纤纤纤传传传传感感感感器器器器。2020世世世世纪纪纪纪7070年年年年代代代代初初初初研研研研制制制制出出出出第第第第一一一一根根根根实实实实用用用用光光光光纤纤纤纤后后后后，2020世世世世纪纪纪纪8080年年年年代代代代已已已已发发发发展展展展了了了了6060多多多多种种种种不不不

5、不同同同同的的的的光光光光纤纤纤纤传传传传感感感感器器器器。目目目目前前前前，已已已已研研研研发发发发出出出出测测测测量量量量位位位位移移移移、速速速速度度度度、加加加加速速速速度度度度、压压压压力力力力、温温温温度度度度、流流流流量量量量、电电电电场场场场、磁磁磁磁场场场场等等等等各各各各种种种种物物物物理量的数百种光纤传感器。理量的数百种光纤传感器。理量的数百种光纤传感器。理量的数百种光纤传感器。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第第8章章 光纤式传感器光纤式传感器 光纤传感器的优点如下光纤传感器的优点如下光纤传

6、感器的优点如下光纤传感器的优点如下 (1 1)具有很高的灵敏度。具有很高的灵敏度。具有很高的灵敏度。具有很高的灵敏度。(2 2)频带宽、动态范围大。频带宽、动态范围大。频带宽、动态范围大。频带宽、动态范围大。(3 3)可根据实际需要做成各种形状。可根据实际需要做成各种形状。可根据实际需要做成各种形状。可根据实际需要做成各种形状。(4 4)可可可可以以以以用用用用很很很很相相相相近近近近的的的的技技技技术术术术基基基基础础础础构构构构成成成成传传传传感感感感不不不不同同同同物物物物理理理理量量量量的的的的传传传传感感感感器器器器，这这这这些些些些物物物物理理理理量量量量包包包包括括括括声声声声场

7、场场场、磁磁磁磁场场场场、压压压压力力力力、温温温温度度度度、加加加加速速速速度度度度、转转转转动动动动(陀陀陀陀螺螺螺螺)、位位位位移移移移、液液液液位位位位、流流流流量量量量、电流、辐射等。电流、辐射等。电流、辐射等。电流、辐射等。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第第8章章 光纤式传感器光纤式传感器 (5 5)便便便便于于于于与与与与计计计计算算算算机机机机和和和和光光光光纤纤纤纤传传传传输输输输系系系系统统统统相相相相连连连连，易易易易于于于于实实实实现系统的遥测和控制。现系统的遥测和控制。现系统的遥测和控制

8、。现系统的遥测和控制。(6 6)可可可可用用用用于于于于高高高高温温温温、高高高高压压压压、强强强强电电电电磁磁磁磁干干干干扰扰扰扰、腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀等等等等各各各各种恶劣环境。种恶劣环境。种恶劣环境。种恶劣环境。(7 7)结构简单、体积小、重量轻、耗能少。结构简单、体积小、重量轻、耗能少。结构简单、体积小、重量轻、耗能少。结构简单、体积小、重量轻、耗能少。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第第8章章 光纤式传感器光纤式传感器8.1 光纤及其传光原理光纤及其传光原理8.2 光纤传感器的组成及分类光纤传感器的组成及分类

9、8.3 光调制方式光调制方式8.4 光纤式传感器应用举例光纤式传感器应用举例严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1 光纤及其传光原理光纤及其传光原理8.1.1 光纤的结构光纤的结构8.1.2 光纤的传光原理光纤的传光原理8.1.3 光纤的主要参数光纤的主要参数严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1.1 光纤的结构光纤的结构 如如如如图图图图所所所所示示示示，中中中中心心心心圆圆圆圆柱柱柱柱体体体体称称称称为为为为纤纤纤纤芯芯芯芯，由由由

10、由某某某某种种种种玻玻玻玻璃璃璃璃或或或或塑塑塑塑料料料料制制制制成成成成。纤纤纤纤芯芯芯芯外外外外围围围围的的的的圆圆圆圆筒筒筒筒形形形形外外外外壳壳壳壳称称称称为为为为包包包包层层层层，通通通通常常常常也也也也是是是是由由由由玻玻玻玻璃璃璃璃或或或或塑塑塑塑料料料料制制制制成成成成。包包包包层层层层外外外外面面面面有有有有涂涂涂涂敷敷敷敷层层层层，之之之之外外外外是是是是一一一一层层层层塑塑塑塑料料料料保保保保护护护护外外外外套套套套。光光光光纤纤纤纤的的的的导导导导光光光光能能能能力力力力取取取取决决决决于于于于纤纤纤纤芯和包层的性质芯和包层的性质芯和包层的性质芯和包层的性质，机械强度取

11、决于塑料保护外套。，机械强度取决于塑料保护外套。，机械强度取决于塑料保护外套。，机械强度取决于塑料保护外套。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1 光纤及其传光原理光纤及其传光原理8.1.1 光纤的结构光纤的结构8.1.2 光纤的传光原理光纤的传光原理8.1.3 光纤的主要参数光纤的主要参数严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1.2 光纤的传光原理光纤的传光原理 当当当当光光光光线线线线由由由由光光光光密密密密媒媒媒媒质质质质(折折折折

12、射射射射率率率率n n1 1)射射射射入入入入光光光光疏疏疏疏媒媒媒媒质质质质(折折折折射射射射率率率率n n2 2，n n1 1n n2 2)时时时时，若若若若入入入入射射射射角角角角大大大大于于于于等等等等于于于于临临临临界界界界角角角角f f f fsinsin1 1(n n2 2/n n1 1)，在媒质界面上会发生，在媒质界面上会发生，在媒质界面上会发生，在媒质界面上会发生全反射现象全反射现象全反射现象全反射现象。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1.2 光纤的传光原理光纤的传光原理 光光光光在在在在光光

13、光光纤纤纤纤中中中中传传传传播播播播的的的的基基基基本本本本原原原原理理理理可可可可用用用用光光光光线线线线或或或或光光光光波波波波的的的的概概概概念念念念来来来来描描描描述述述述。光光光光线线线线的的的的概概概概念念念念是是是是一一一一个个个个简简简简便便便便、近近近近似似似似方方方方法法法法，可可可可用用用用来来来来导导导导出出出出一一一一些些些些重重重重要要要要概概概概念念念念，如如如如全全全全反反反反射射射射的的的的概概概概念念念念、光光光光线线线线截截截截留留留留的的的的概概概概念念念念等等等等。然然然然而而而而，要要要要进进进进一一一一步步步步研研研研究究究究光光光光的的的的传传传

14、传播播播播理理理理论论论论，将将将将光光光光看看看看作作作作射射射射线线线线就就就就不不不不够够够够了了了了，必必必必须须须须借借借借助助助助波波波波动动动动理理理理论论论论。即即即即需需需需要要要要考考考考虑虑虑虑到到到到光光光光是是是是电电电电磁磁磁磁波波波波动动动动现现现现象象象象以以以以及及及及光光光光纤纤纤纤是是是是圆圆圆圆柱柱柱柱形形形形介介介介质质质质波波波波导导导导等等等等，才才才才能能能能研研研研究究究究光光光光在在在在圆圆圆圆柱柱柱柱形形形形波波波波导导导导中中中中允允允允许许许许存存存存在在在在的的的的传传传传播播播播模模模模式式式式，并并并并导导导导出经常要提到的出经常

15、要提到的出经常要提到的出经常要提到的波导参数波导参数波导参数波导参数(V V值值值值)等概念。等概念。等概念。等概念。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1.2 光纤的传光原理光纤的传光原理 以以以以阶阶阶阶跃跃跃跃型型型型多多多多模模模模光光光光纤纤纤纤为为为为例例例例，在在在在子子子子午午午午面面面面内内内内光光光光线线线线从从从从空空空空气气气气(折折折折射射射射率率率率n n0 0)射射射射入入入入光光光光纤纤纤纤端端端端面面面面，与与与与轴轴轴轴线线线线的的的的夹夹夹夹角角角角为为为为q q q q0 0

16、，若若若若入入入入射射射射角角角角小小小小于于于于某某某某一一一一值值值值q q q qC C，光光光光线线线线在在在在纤纤纤纤芯芯芯芯和和和和包包包包层层层层的的的的界界界界面面面面上上上上将将将将发发发发生生生生全全全全反反反反射射射射，光光光光线线线线射射射射不不不不出出出出纤纤纤纤芯芯芯芯，从从从从而而而而能能能能够够够够从从从从光光光光纤纤纤纤的的的的一一一一端端端端传播到另一端，这就是光纤传光的基本原理。传播到另一端，这就是光纤传光的基本原理。传播到另一端，这就是光纤传光的基本原理。传播到另一端，这就是光纤传光的基本原理。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做

17、到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1.2 光纤的传光原理光纤的传光原理由由由由SnellSnell定律得定律得定律得定律得则则 即即严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1.2 光纤的传光原理光纤的传光原理 若若要要使使入入射射光光线线在在纤纤芯芯和和包包层层的的界界面面上上发发生生全全反反射，由临界角定义，应满足射，由临界角定义，应满足代入代入严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1.2 光纤的传光原理光纤的传光原理

18、 能能使使光光线线在在光光纤纤内内全全反反射射的的最最大大入入射射角角q qC可可由由上上式求得，即式求得，即 得得严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1.2 光纤的传光原理光纤的传光原理式式中中，NA称称为为光光纤纤的的数数值值孔孔径径，它它表表示示当当入入射射光光从从外外部部介介质质射射入入光光纤纤时时，只只有有入入射射角角小小于于q qC的的光光才才能能在在光光纤中传播。纤中传播。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1 光纤及其传

19、光原理光纤及其传光原理8.1.1 光纤的结构光纤的结构8.1.2 光纤的传光原理光纤的传光原理8.1.3 光纤的主要参数光纤的主要参数严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1.3 光纤的主要参数光纤的主要参数 1 1.数值孔径数值孔径数值孔径数值孔径 定定定定义义义义：光光光光从从从从空空空空气气气气入入入入射射射射到到到到光光光光纤纤纤纤输输输输入入入入端端端端面面面面时时时时，处处处处在在在在某某某某一一一一角角角角锥锥锥锥内内内内的的的的光光光光线线线线一一一一旦旦旦旦进进进进入入入入光光光光纤纤纤纤，就就就就

20、将将将将被被被被截截截截留留留留在在在在纤纤纤纤芯中，此芯中，此芯中，此芯中，此光锥半角光锥半角光锥半角光锥半角(q q q qC C)的正弦称为的正弦称为的正弦称为的正弦称为数值孔径数值孔径数值孔径数值孔径。数数数数值值值值孔孔孔孔径径径径NANA是是是是光光光光纤纤纤纤的的的的一一一一个个个个基基基基本本本本参参参参数数数数，反反反反映映映映了了了了光光光光纤纤纤纤与与与与光光光光源源源源或或或或探探探探测测测测器器器器等等等等元元元元件件件件耦耦耦耦合合合合时时时时的的的的耦耦耦耦合合合合效效效效率率率率，只只只只有有有有入入入入射射射射光光光光处处处处于于于于2 2q q q qC C

21、的的的的光光光光锥锥锥锥内内内内,光光光光纤纤纤纤才才才才能能能能导导导导光光光光。一一一一般般般般希希希希望望望望有有有有大大大大的的的的数数数数值值值值孔孔孔孔径径径径，这这这这有有有有利利利利于于于于耦耦耦耦合合合合效效效效率率率率的的的的提提提提高高高高，但但但但数值孔径过大，会造成光信号畸变。数值孔径过大，会造成光信号畸变。数值孔径过大，会造成光信号畸变。数值孔径过大，会造成光信号畸变。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1.3 光纤的主要参数光纤的主要参数 可可可可知知知知，NANA与与与与光光光光纤纤

22、纤纤的的的的几几几几何何何何尺尺尺尺寸寸寸寸无无无无关关关关，仅仅仅仅与与与与纤纤纤纤芯芯芯芯和和和和包包包包层层层层的的的的折折折折射射射射率率率率有有有有关关关关，纤纤纤纤芯芯芯芯和和和和包包包包层层层层的的的的折折折折射射射射率率率率差差差差别别别别越越越越大大大大，数数数数值值值值孔孔孔孔径径径径就就就就越越越越大大大大，光光光光纤纤纤纤的的的的集集集集光光光光能能能能力力力力就就就就越越越越强强强强。石石石石英英英英光光光光纤纤纤纤的的的的NANA0.20.20.40.4。由由严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事

23、件。8.1.3 光纤的主要参数光纤的主要参数 2 2.光纤的传输模式光纤的传输模式光纤的传输模式光纤的传输模式 根根根根据据据据电电电电介介介介质质质质中中中中电电电电磁磁磁磁场场场场的的的的麦麦麦麦克克克克斯斯斯斯韦韦韦韦方方方方程程程程，考考考考虑虑虑虑到到到到光光光光纤纤纤纤圆圆圆圆柱柱柱柱形形形形波波波波导导导导和和和和纤纤纤纤芯芯芯芯包包包包层层层层界界界界面面面面处处处处的的的的几几几几何何何何边边边边界界界界条条条条件件件件时时时时，则则则则只只只只存存存存在在在在波波波波动动动动方方方方程程程程的的的的特特特特定定定定(离离离离散散散散)解解解解。允允允允许许许许存存存存在在在

24、在的的的的不不不不同同同同的的的的解解解解代代代代表表表表许许许许多多多多离离离离散散散散的的的的沿沿沿沿波波波波导导导导轴轴轴轴传传传传播播播播的的的的波波波波。每一个允许传播的波称为一个每一个允许传播的波称为一个每一个允许传播的波称为一个每一个允许传播的波称为一个模模模模。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1.3 光纤的主要参数光纤的主要参数 光光光光纤纤纤纤传传传传输输输输的的的的光光光光波波波波，可可可可分分分分解解解解为为为为沿沿沿沿轴轴轴轴向向向向和和和和沿沿沿沿横横横横截截截截面面面面传传传传输输输

25、输的的的的两两两两种种种种平平平平面面面面波波波波。因因因因为为为为沿沿沿沿横横横横截截截截面面面面传传传传输输输输的的的的平平平平面面面面波波波波是是是是在在在在纤纤纤纤芯芯芯芯和和和和包包包包层层层层的的的的界界界界面面面面处处处处全全全全反反反反射射射射的的的的，所所所所以以以以，当当当当每每每每一一一一次次次次往往往往返返返返相相相相位位位位变变变变化化化化是是是是2 2p p p p的的的的整整整整数数数数倍倍倍倍时时时时，将将将将在在在在截截截截面面面面内内内内形形形形成成成成驻驻驻驻波波波波。能能能能形形形形成成成成驻驻驻驻波波波波的的的的光光光光线线线线称称称称为为为为“模模模

26、模”，“模模模模”是是是是离离离离散散散散存在的，存在的，存在的，存在的，某种光纤只能传输特定模数的光某种光纤只能传输特定模数的光某种光纤只能传输特定模数的光某种光纤只能传输特定模数的光。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1.3 光纤的主要参数光纤的主要参数 实实实实际际际际中中中中常常常常用用用用由由由由麦麦麦麦克克克克斯斯斯斯韦韦韦韦方方方方程程程程导导导导出出出出的的的的归归归归一一一一化化化化频频频频率率率率n n n n作作作作为为为为确确确确定定定定光光光光纤纤纤纤传传传传输输输输模模模模数数数数的的

27、的的参参参参数数数数。n n n n的的的的值值值值可可可可以以以以由由由由纤纤纤纤芯芯芯芯半半半半径径径径r r、传输光波波长传输光波波长传输光波波长传输光波波长l l l l及光纤的数值孔径及光纤的数值孔径及光纤的数值孔径及光纤的数值孔径NANA确定，即确定，即确定，即确定，即严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1.3 光纤的主要参数光纤的主要参数当当当当N N比较大时，光纤传输的比较大时，光纤传输的比较大时，光纤传输的比较大时，光纤传输的模的总数模的总数模的总数模的总数N N近似为近似为近似为近似为n n值值

28、小小于于2.41的的光光纤纤，纤纤芯芯很很细细(5 m mm10 m mm)，仅仅能能传传输输基基模模(截截止止波波长长最最长长的的模模式式)，故故称称为为单单模模光光纤纤。n n值值大大的的光光纤纤传传输输的的模模数数多多，称称为为多多模模光光纤纤，通通常常纤纤芯芯直直径较粗径较粗(几十几十m mm以上以上)，能传输几百个以上的模。，能传输几百个以上的模。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1.3 光纤的主要参数光纤的主要参数 (1 1)单单单单模模模模光光光光纤纤纤纤 这这这这类类类类光光光光纤纤纤纤传传传传输

29、输输输性性性性能能能能好好好好，常常常常用用用用于于于于功功功功能能能能型型型型光光光光纤纤纤纤传传传传感感感感器器器器，制制制制成成成成的的的的传传传传感感感感器器器器比比比比多多多多模模模模传传传传感感感感器器器器有有有有更更更更好好好好的的的的线线线线性性性性、更更更更高高高高的的的的灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度和和和和动动动动态态态态测测测测量量量量范范范范围围围围。但但但但由由由由于纤芯太小，制造、连接和耦合都很困难。于纤芯太小，制造、连接和耦合都很困难。于纤芯太小，制造、连接和耦合都很困难。于纤芯太小，制造、连接和耦合都很困难。(2 2)多多多多模模模模光光光光纤纤纤纤 这这这这类类类

30、类光光光光纤纤纤纤性性性性能能能能较较较较差差差差。但但但但纤纤纤纤芯芯芯芯截截截截面面面面大大大大，容容容容易易易易制制制制造造造造，连连连连接接接接耦耦耦耦合合合合也也也也比比比比较较较较方方方方便便便便。这这这这种种种种光光光光纤纤纤纤常用于常用于常用于常用于非功能型光纤传感器非功能型光纤传感器非功能型光纤传感器非功能型光纤传感器。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1.3 光纤的主要参数光纤的主要参数 3 3.传输损耗传输损耗传输损耗传输损耗 光光光光波波波波在在在在光光光光纤纤纤纤中中中中传传传传输输输输

31、，随随随随着着着着传传传传输输输输距距距距离离离离的的的的增增增增加加加加，光光光光功功功功率率率率逐逐逐逐渐渐渐渐下下下下降降降降，这这这这就就就就是是是是光光光光纤纤纤纤的的的的传传传传输输输输损损损损耗耗耗耗。形形形形成成成成光光光光纤纤纤纤损损损损耗耗耗耗的的的的原原原原因因因因很很很很多多多多，光光光光纤纤纤纤纤纤纤纤芯芯芯芯材材材材料料料料的的的的吸吸吸吸收收收收、散散散散射射射射，光光光光纤纤纤纤弯弯弯弯曲曲曲曲处处处处的的的的辐辐辐辐射射射射损损损损耗耗耗耗，光光光光纤纤纤纤与与与与光光光光源源源源的的的的耦耦耦耦合合合合损损损损耗耗耗耗，光光光光纤纤纤纤之之之之间间间间的的的

32、的连连连连接接接接损损损损耗耗耗耗等等等等，都都都都会会会会造造造造成成成成光光光光信信信信号号号号在在在在光光光光纤纤纤纤中中中中的的的的传传传传播播播播有有有有一一一一定定定定程度的损耗。通常用衰减率程度的损耗。通常用衰减率程度的损耗。通常用衰减率程度的损耗。通常用衰减率A A表示传播损耗表示传播损耗表示传播损耗表示传播损耗严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1.3 光纤的主要参数光纤的主要参数 4 4.色散色散色散色散 光光光光纤纤纤纤的的的的色色色色散散散散是是是是由由由由于于于于光光光光信信信信号号号号中

33、中中中的的的的不不不不同同同同频频频频率率率率成成成成分分分分或或或或不不不不同同同同的的的的模模模模式式式式，在在在在光光光光纤纤纤纤中中中中传传传传输输输输时时时时，由由由由于于于于速速速速度度度度不不不不同同同同而而而而使使使使得传播时间不同，从而产生得传播时间不同，从而产生得传播时间不同，从而产生得传播时间不同，从而产生波形畸变波形畸变波形畸变波形畸变的现象。的现象。的现象。的现象。当当当当输输输输入入入入光光光光束束束束是是是是光光光光脉脉脉脉冲冲冲冲时时时时，随随随随着着着着光光光光的的的的传传传传输输输输，光光光光脉脉脉脉冲冲冲冲的的的的宽宽宽宽度度度度可可可可被被被被展展展展宽

34、宽宽宽，如如如如果果果果光光光光脉脉脉脉冲冲冲冲变变变变得得得得太太太太宽宽宽宽以以以以致致致致发发发发生生生生重重重重叠叠叠叠或或或或完完完完全全全全吻吻吻吻合合合合，施施施施加加加加在在在在光光光光束束束束上上上上的的的的信信信信息息息息就就就就会会会会丧丧丧丧失失失失。这种光纤中产生的脉冲展宽现象称为色散。这种光纤中产生的脉冲展宽现象称为色散。这种光纤中产生的脉冲展宽现象称为色散。这种光纤中产生的脉冲展宽现象称为色散。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1.3 光纤的主要参数光纤的主要参数常用光纤类型及参数如

35、表所示。常用光纤类型及参数如表所示。常用光纤类型及参数如表所示。常用光纤类型及参数如表所示。类类 型型折射率分布折射率分布纤芯直径纤芯直径/m mm包层直径包层直径/mm数值孔径数值孔径单单 模模28801250.100.15多模多模阶跃光纤阶跃光纤(玻璃玻璃)802001002500.10.3多模多模阶跃光纤阶跃光纤(玻璃玻璃/塑料塑料)200100023012500.180.50多模多模梯度光纤梯度光纤501001251500.10.2严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.1 光纤及其传光原理光纤及其传光原理8.

36、1.1 光纤的结构光纤的结构8.1.2 光纤的传光原理光纤的传光原理8.1.3 光纤的主要参数光纤的主要参数严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第第8章章 光纤式传感器光纤式传感器8.1 光纤及其传光原理光纤及其传光原理8.2 光纤传感器的组成及分类光纤传感器的组成及分类8.3 光调制方式光调制方式8.4 光纤式传感器应用举例光纤式传感器应用举例严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.2 光纤传感器的组成及分类光纤传感器的组成及分类8.2.1

37、光纤传感器的基本组成光纤传感器的基本组成8.2.2 光纤传感器的分类光纤传感器的分类严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.2.1 光纤传感器的基本组成光纤传感器的基本组成 光光光光纤纤纤纤传传传传感感感感器器器器主主主主要要要要包包包包括括括括光光光光导导导导纤纤纤纤维维维维、光光光光源源源源、光光光光探探探探测测测测器器器器三个重要部件。三个重要部件。三个重要部件。三个重要部件。光光光光源源源源 分分分分为为为为相相相相干干干干光光光光源源源源(各各各各种种种种激激激激光光光光器器器器)和和和和非非非非相相相相干干

38、干干光光光光源源源源(白白白白炽炽炽炽光光光光、发发发发光光光光二二二二极极极极管管管管)。实实实实际际际际中中中中，一一一一般般般般要要要要求求求求光光光光源源源源的的的的尺尺尺尺寸寸寸寸小小小小、发发发发光光光光面面面面积积积积大大大大、波波波波长长长长合合合合适适适适、足足足足够够够够亮亮亮亮、稳稳稳稳定性好、噪声小、寿命长、安装方便等。定性好、噪声小、寿命长、安装方便等。定性好、噪声小、寿命长、安装方便等。定性好、噪声小、寿命长、安装方便等。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.2.1 光纤传感器的基本组成光

39、纤传感器的基本组成 光光光光探探探探测测测测器器器器 包包包包括括括括光光光光敏敏敏敏二二二二极极极极管管管管、光光光光敏敏敏敏三三三三极极极极管管管管、光光光光电电电电倍倍倍倍增增增增管管管管、光光光光电电电电池池池池等等等等。光光光光探探探探测测测测器器器器在在在在光光光光纤纤纤纤传传传传感感感感器器器器中中中中有有有有着着着着十十十十分分分分重重重重要要要要的的的的地地地地位位位位，它它它它的的的的灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度、带带带带宽宽宽宽等等等等参参参参数数数数将将将将直接影响传感器的总体性能。直接影响传感器的总体性能。直接影响传感器的总体性能。直接影响传感器的总体性能。严格执行突发事

40、件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.2 光纤传感器的组成及分类光纤传感器的组成及分类8.2.1 光纤传感器的基本组成光纤传感器的基本组成8.2.2 光纤传感器的分类光纤传感器的分类严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.2.2 光纤传感器的分类光纤传感器的分类 光光光光纤纤纤纤传传传传感感感感器器器器一一一一般般般般可可可可分分分分为为为为功功功功能能能能型型型型和和和和非非非非功功功功能能能能型型型型两大类。两大类。两大类。两大类。1.功能型光纤传感器

41、功能型光纤传感器 功能型光纤传感器又称功能型光纤传感器又称传感型光纤传感器传感型光纤传感器，主要主要使用单模光纤使用单模光纤，基本结构原理如图所示。光纤在这类，基本结构原理如图所示。光纤在这类传感器中传感器中不仅是传光元件不仅是传光元件，而且利用光纤本身的某些而且利用光纤本身的某些特性来感知外界因素的变化特性来感知外界因素的变化，所以它所以它又是敏感元件又是敏感元件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.2.2 光纤传感器的分类光纤传感器的分类 在在在在功功功功能能能能型型型型光光光光纤纤纤纤传传传传感感感感器器器器

42、中中中中，由由由由于于于于光光光光纤纤纤纤本本本本身身身身是是是是敏敏敏敏感感感感元元元元件件件件，因因因因此此此此改改改改变变变变几几几几何何何何尺尺尺尺寸寸寸寸和和和和材材材材料料料料性性性性质质质质可可可可以以以以改改改改善善善善灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度。功功功功能能能能型型型型光光光光纤纤纤纤传传传传感感感感器器器器中中中中光光光光纤纤纤纤是是是是连连连连续续续续的的的的，结结结结构构构构比比比比较较较较简简简简单单单单，但但但但为为为为了了了了能能能能够够够够灵灵灵灵敏敏敏敏地地地地感感感感受受受受外外外外界界界界因因因因素素素素的的的的变变变变化化化化，往往往往往需要用特种光纤作探

43、头，使得制造比较困难。往需要用特种光纤作探头，使得制造比较困难。往需要用特种光纤作探头，使得制造比较困难。往需要用特种光纤作探头，使得制造比较困难。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.2.2 光纤传感器的分类光纤传感器的分类 2 2.非功能型光纤传感器非功能型光纤传感器非功能型光纤传感器非功能型光纤传感器 非非非非功功功功能能能能型型型型光光光光纤纤纤纤传传传传感感感感器器器器又又又又称称称称传传传传光光光光型型型型光光光光纤纤纤纤传传传传感感感感器器器器。它它它它是是是是利利利利用用用用在在在在两两两两根根根根光

44、光光光纤纤纤纤中中中中间间间间或或或或光光光光纤纤纤纤端端端端面面面面放放放放置置置置敏敏敏敏感感感感元元元元件件件件，来来来来感感感感受受受受被被被被测测测测量量量量的的的的变变变变化化化化，光光光光纤纤纤纤仅仅仅仅起起起起传传传传光作用光作用光作用光作用，如图所示。，如图所示。，如图所示。，如图所示。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.2.2 光纤传感器的分类光纤传感器的分类 这这这这类类类类光光光光纤纤纤纤传传传传感感感感器器器器可可可可以以以以充充充充分分分分利利利利用用用用现现现现有有有有的的的的性性性性

45、能能能能优优优优良良良良的的的的敏敏敏敏感感感感元元元元件件件件来来来来提提提提高高高高灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度。为为为为了了了了获获获获得得得得较较较较大大大大的的的的受受受受光光光光量量量量和和和和传传传传输输输输光光光光的的的的功功功功率率率率，这这这这类类类类传传传传感感感感器器器器使使使使用用用用的的的的光光光光纤纤纤纤主主主主要要要要是是是是数数数数值孔径和芯径较大的阶跃型多模光纤值孔径和芯径较大的阶跃型多模光纤值孔径和芯径较大的阶跃型多模光纤值孔径和芯径较大的阶跃型多模光纤。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发

46、事件。8.2.2 光纤传感器的分类光纤传感器的分类 在在在在非非非非功功功功能能能能型型型型光光光光纤纤纤纤传传传传感感感感器器器器中中中中，也也也也有有有有并并并并不不不不需需需需要要要要外外外外加加加加敏敏敏敏感感感感元元元元件件件件的的的的情情情情况况况况。比比比比如如如如，光光光光纤纤纤纤把把把把测测测测量量量量对对对对象象象象辐辐辐辐射射射射或或或或反反反反射射射射、散散散散射射射射的的的的光光光光信信信信号号号号传传传传播播播播到到到到光光光光电电电电元元元元件件件件。这这这这种种种种光光光光纤纤纤纤传传传传感感感感器器器器也也也也称称称称为为为为探探探探针针针针型型型型光光光光纤

47、纤纤纤传传传传感感感感器器器器，使使使使用用用用单单单单模模模模光光光光纤纤纤纤或或或或多多多多模模模模光光光光纤纤纤纤。典典典典型型型型的的的的例例例例子子子子有有有有光光光光纤纤纤纤激激激激光光光光多多多多普普普普勒勒勒勒速速速速度度度度传传传传感感感感器器器器和和和和光纤辐射温度传感器光纤辐射温度传感器光纤辐射温度传感器光纤辐射温度传感器等。等。等。等。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.2 光纤传感器的组成及分类光纤传感器的组成及分类8.2.1 光纤传感器的基本组成光纤传感器的基本组成8.2.2 光纤传感器

48、的分类光纤传感器的分类严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第第8章章 光纤式传感器光纤式传感器8.1 光纤及其传光原理光纤及其传光原理8.2 光纤传感器的组成及分类光纤传感器的组成及分类8.3 光调制方式光调制方式8.4 光纤式传感器应用举例光纤式传感器应用举例严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.3 光调制方式光调制方式 光光光光纤纤纤纤传传传传感感感感器器器器的的的的工工工工作作作作原原原原理理理理是是是是，通通通通过过过过被被被被测测测

49、测量量量量对对对对光光光光纤纤纤纤内内内内传传传传输输输输的的的的光光光光进进进进行行行行调调调调制制制制，使使使使传传传传输输输输光光光光的的的的振振振振幅幅幅幅、波波波波长长长长、相相相相位位位位、频频频频率率率率或或或或偏偏偏偏振振振振态态态态等等等等发发发发生生生生变变变变化化化化，再再再再对对对对被被被被调调调调制制制制的的的的光光光光信信信信号号号号进进进进行行行行检检检检测测测测，从从从从而而而而得得得得出出出出相相相相应应应应的的的的被被被被测测测测量量量量。所所所所谓谓谓谓光光光光调调调调制制制制可可可可归归归归结结结结为为为为将将将将一一一一个个个个携携携携带带带带信信信信

50、息息息息的的的的信信信信号号号号叠叠叠叠加加加加到到到到载载载载波波波波光光光光波波波波上上上上的的的的过过过过程程程程。这这这这个过程称为光波的调制，简称光调制。个过程称为光波的调制，简称光调制。个过程称为光波的调制，简称光调制。个过程称为光波的调制，简称光调制。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8.3 光调制方式光调制方式 光光光光调调调调制制制制技技技技术术术术是是是是光光光光纤纤纤纤传传传传感感感感器器器器的的的的基基基基础础础础和和和和关关关关键键键键技技技技术术术术。按按按按调调调调制制制制方方方方式式式