光纤传感器介绍主题课件.ppt

光纤传感器介绍光纤传感器的发展20世纪60年代,激光使得利用光的各种属性(干涉、衍射、偏振、反射、吸收和发光等)的光检测技术,作为非接触、高速度、高精确度的检测手段获得了飞速的发展。20世纪70年代,由于光纤不但具有良好的传光特性,而且其本身就可用来进行信息传递,无需任何中间媒体就能把测量值与光纤内的光特性变化联系起来,因此,在20世纪80年代光纤传感器就已显示出广阔的应用前景。氙闪光灯聚光器触发电极激光束红宝石棒Al2O32019/10/132但是在当时,光纤传感器真正投入实际应用的却不多,这主要是因为与传统的传感技术相比,光纤传感器的优势是本身的物性特性而不是功能特性。因此,光纤传感技术的重要应用之一是利用光纤质轻、径细、强抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高温、信号衰减小,集信息传感与传输于一体等特点,解决常规检测技术难以完全胜任的测量问题。光纤传感器的发展2019/10/13320世纪90年代后期,光通信带动下的光子产业取得了巨大的成功,光纤传感器呈产业化发展,在国际上形成了许多应用领域,即医学和生物、电力工业、化学和环境、军事和职能结构、石油行业、汽车行业、船舶、航空航天等领域。光纤传感器的发展2019/10/134传感器(Sensor,Transducer)是完成信息获取(检测)、传输和转换的器件。光纤传感器(OpticalFiberSensor)则是以光纤作为功能材料的传感器。光纤传感器的发展微弯光纤压力传感器光纤温度传感器2019/10/135图a经典测量系统结构图b光纤测量系统结构经典的传感器完成的是从非电量到电量的转换。光纤传感器完成的是从非光量到光量的转换。它们的区别是,光纤传感器以光作感知信息的载体,而不是电;用光纤传送信息,而不是导线。光纤传感器与经典传感器的区别2019/10/136光纤传感器(FOSFiberOpticalSensor)是20世纪70年代中期发展起来的一种基于光导纤维的新型传感器。它是光纤和光通信技术迅速发展的产物,它与以电为基础的传感器有本质区别。光纤传感器用光作为敏感信息的载体,用光纤作为传递敏感信息的媒质。因此,它同时具有光纤及光学测量的特点。①电绝缘性能好。②抗电磁干扰能力强。③非侵入性。④高灵敏度。⑤容易实现对被测信号的远距离监控。光纤传感器可测量位移、速度、加速度、液位、应变、压力、流量、振动、温度、电流、电压、磁场等物理量什么是光纤传感器?2019/10/137光纤传感器的基本原理光纤传感器的基本原理:光导纤维不仅可以作为光波的传播介质,而且光波在光纤中传播时表征光波的特征参量(振幅、相位、偏振态、波长等)因外界因素(如温度、压力、磁场、电场、位移、转动等)的作用而间接或直接地发生变化,从而可将光纤用作传感元件来探测各种物理量。2019/10/138光纤的基本知识1966年,英籍华裔学者高锟()发表了关于传输介质新概念的论文《光频率介质纤维表面波导》,指出了利用光纤(OpticalFiber)进行信息传输的可能性和技术途径,并指明通过“原材料提纯制造出适合于长距离通信使用的低损耗光纤”这一发展方向,他奠定了现代光通信——光纤通信的基础。2019/10/139光纤的基本知识光纤是一种传输光信息的导光纤维,主要由高强度石英玻璃、常规玻璃和塑料制成。光纤由纤芯、包层、护套组成。光主要在纤芯中传输,光纤的导光能力主要取决于纤芯和包层的折射率,纤芯的折射率n1稍大于包层的折射率n2,典型数值是n1=~,n2=~