lctr6-2 波長調制型 (2)課件

光纖光柵

波長調制型光纖傳感器FiberOpticSensorsLecture6-24.1波長調制機理引起波長變化－光譜特性隨外界物理量而變化熒光、磷光、黑體輻射等－大多數為非功能型光纖光柵－功能型光纖光柵～反射鏡應用領域－通信、傳感、信息處理光通信器件半導體激光器、光纖激光器光纖放大器、濾波器波分復用/解復用器色散補償傳感光學信息補償－光學Fourier變換、相位陣列天線Min’sFiberOpticSensors傳感應用光纖光柵傳感器優(yōu)點：抗干擾能力強，穩(wěn)定、可靠傳感頭結構簡單、體積小測量重復性好可實現絕對測量便于規(guī)模生產、成網不足：解調系統(tǒng)昂貴、動態(tài)范圍受限Min’sFiberOpticSensors應用范圍Min’sFiberOpticSensors應用范圍Min’sFiberOpticSensors應用例Sensorforlandslidemovement(B-OTDR)Threeanchors(FBG)Min’sFiberOpticSensors應用例－錨桿壓力應變監(jiān)測長期維護耐腐蝕壽命長錨鍵錨體的應變監(jiān)測AnchortendonAnchorBodyFBG標準應變測試儀FBG應變傳感器錨桿長40mMin’sFiberOpticSensorsMin’sFiberOpticSensors光柵標準具Bragg波長：對于啁啾光柵：干涉條紋的占空比：Min’sFiberOpticSensors智能結構對傳感器的特殊要求①微型化：保證傳感器的埋入不會影響材料的性能（或影響很小）②高可靠：確保智能材料在整個“服役期”能正常有效地運行③網絡化：以實現多路復用或空間分布式測量使傳感系統(tǒng)可獲取較大空間范圍內的傳感信息光纖傳感器

Min’sFiberOpticSensors可用于智能結構的光纖傳感器點式傳感器光纖FP傳感器、光纖Bragg光柵傳感器等。優(yōu)點：傳感頭尺寸小<<結構尺寸缺點：只局限于檢測一個很小截面內的某一參量的值。積分式傳感器可用于測量一定范圍內某一參量的平均值例如：光纖干涉儀（MZ干涉儀、Michelson干涉儀等）可用于測量光纖長度范圍內應變或溫度的平均值。用單根高雙折射光纖構成的光纖偏振干涉儀也屬于積分式傳感器分布式傳感器可沿空間位置連續(xù)測量單、多參量的傳感器。主要特征參量是空間分辨率和靈敏度非線性效應分布式光纖傳感器；高雙折射光纖構成的分布式光纖壓力傳感器等Min’sFiberOpticSensors光纖傳感器用于智能結構的一些問題光纖傳感器的復用由多個點式傳感器和（或）多個積分式傳感器，和（或）多個分布式傳感器構成的一個復雜的傳感系統(tǒng)與智能結構的兼容性在智能結構中的分布在智能結構中應用的工藝研究Min’sFiberOpticSensors光纖pH值傳感器基本原理化學指示劑對被測溶液的顏色反應探頭結構指示劑的透明度紅色區(qū)域對pH值非常敏感在綠色區(qū)域卻與pH值無關Min’sFiberOpticSensors設計實例綠光(λ1＝558nm)作為調制檢測光，紅光(λ2＝630nm)作參考光L為試劑長度；Δ＝pH－pK，(pH酸堿度，pK酸堿平衡常數)穩(wěn)定性條件光源和光探測器有足夠高的溫度穩(wěn)定性準確度pH值在7-7.4的范圍內儀器具有0.01的分辨率血液的pH值采用不同的化學指示劑，可測量不同pH值范圍的溶液。Min’sFiberOpticSensors光纖磷光傳感器原理:稀土磷光體的磷光光譜隨溫度變化而改變測量方法：頻譜不同的光電二極管0.1℃的分辨率，準確度為ｌ℃濾光片Min’sFiberOpticSensors黑體溫度計非接觸式測溫技術：測量物體的熱輻射能量表面溫度探頭結構Min’sF