光偏振检测系统第七章精选PPT.ppt

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1、光偏振检测系统第七章第1页，此课件共19页哦n原理：机械应力、磁场、电场光学媒质的传光特性（偏振态的变化）n应用：光弹性效应测力计、磁光式电流测试装置、光纤电压表、BOS电压传感器等n 光偏振检测系统有关光学器件：1.波片：全波片、半波片、四分之一波片 2.偏振分光器件：偏振分光镜、渥拉斯顿棱镜 3.棱镜反射器：直角棱镜、角锥反射镜第2页，此课件共19页哦n光弹性效应：晶体在受压后其折射率发生变化，呈现双折射的现象称为光弹性效应。7.1 光弹性效应测力计第3页，此课件共19页哦光弹性效应测力计原理光弹性效应测力计原理构成：起偏振器P1、检偏振器P2 透振方向相互垂直。测力元件 透明硬质材料（如

2、玻璃等）的平行六面体或圆柱体第4页，此课件共19页哦原理 P1MP2 P1振幅为A0，光强为I0。M两束正交线偏振光振幅为A0/2。P2的分振幅为 A12=A22=A0/2 相应光强为I12=I22=I0/4两束光在同一方向上振动周相差为所测力的函数 式中，C与材料性质相关的系数，与材料条纹值f0的关系是 f0=/C 干涉：I=I12+I22+2(I12+I22)1/2cos =(1+cos)I0/2=(1cos(2CF/)I0/2 =I0sin2(CF/)第5页，此课件共19页哦光弹性效应测力计基本结构第6页，此课件共19页哦 为使I和F呈线性关系，光电测力计光路中放入若干云母片，用以产生附

3、加光程差，光电池接收的光强为：I=K1cos2/（CF+)I0/2 式中K是放入云母片的削弱系数，使 2/3 2/（CF+)/3 因余弦函数在此附近变化接近线性，即可的预期效果。第7页，此课件共19页哦结构P6789 101112345P(a)检测原理 1 光源 2、8 起偏器 3、9 1/4波长板 4、10 光弹性元件5、11 检偏器 6 光纤 7 自聚焦透镜偏振光偏振光线偏振光线偏振光椭圆偏振光椭圆偏振光光弹性效应压力计第8页，此课件共19页哦n利用光弹性效应测量压力的原理及结构如图。发自LED的入射光经起偏器后成为直线偏振光。当有与入射光偏振方向呈45的压力作用于晶体时，使晶体呈双折射从

4、而使出射光成为椭圆偏振光，由检偏器检测出与入射光偏振方向相垂直方向上的光强，即可测出压力的变化。其中1/4波长板用于提供一偏置，使系统获得最大灵敏度。第9页，此课件共19页哦 为了提高传感器的精度和稳定性，下图为另一种检测方法的结构。输出光用偏振分光镜分别检测出两个相互垂直方向的偏振分量；并将这两个分量经“差和”电路处理，即可得到与光源强度及光纤损耗无关的输出。该传感器的测量范围为103Pa106Pa，精度为1，理论上分辨力可达1.4Pa。这种结构的传感器在光弹性元件上加上质量块后，也可用于测量振动、加速度。第10页，此课件共19页哦24 53输出前置放大前置放大I2I1I2+I1驱动16I1

5、I2PD1PD2光弹性式光纤压力传感器的另一种结构1 光纤 2 起偏器 3 光弹性元件 4 1/4波长板 5 偏振分光镜 6 反射镜 p第11页，此课件共19页哦7.2 光纤电流电压测试系统法拉第效应（磁光效应）第12页，此课件共19页哦磁致旋光效应原理n =VdLBVd菲尔德常数第13页，此课件共19页哦光纤安培计工作原理第14页，此课件共19页哦工作原理 光路：激光线偏振光（经起偏振器）线偏振光发生法拉第旋转（光纤线圈中）=VnHdi=VnI 线偏振光的分光（经渥拉斯顿棱镜）相互正交 电路：P=(I1I2)/(I1+I2)=k K光纤性能系数 在V、K、n确定和测出参数P以后，即可求出母线

6、中待测电流的大小I。第15页，此课件共19页哦光纤的要求 光源 采用激光二极管 0.85m 温度控制克服温度影响 光纤 整个长度保持原有的偏振态 纤芯截面非圆性及不对称的应力分布会引起双折射 要求：引起的在1/m以下。注意修正 限制光纤直线部分的长度、线圈半径不要过小 适当减小匝数 检测系统 防震第16页，此课件共19页哦光纤电压测试系统光纤电压表：高压电测试装置氦氖激光器光电池显示仪表第17页，此课件共19页哦工作原理n经过光纤传送到光电池的信号光信号I将随电极上所加外电压的大小V而变化，从而测出待测电压的大小。n原理：纵向泡克勒斯效应（外加电场使本身各向异性 的物质改变特性。电光晶体：磷酸二氢氨、磷酸二氢钾、砷酸二氢钾等n应用：275千伏架空输电线下方的静电感应电压第18页，此课件共19页哦光纤电流传感器原理示意图第19页，此课件共19页哦