光纖陀螺儀ppt

1、光纖傳感器光纖傳感器 姓名：呂棟梁姓名：呂棟梁 班級：班級：1303014213030142學(xué)號：學(xué)號：1303014215一、概論一、概論二、光導(dǎo)纖維以及光在其中的傳播二、光導(dǎo)纖維以及光在其中的傳播三、光纖傳感器的光源三、光纖傳感器的光源四、光纖傳感器應(yīng)用范例四、光纖傳感器應(yīng)用范例目目 錄錄一、概一、概 論論1 1、光纖傳感器技術(shù)的形成、光纖傳感器技術(shù)的形成2 2、光纖傳感器技術(shù)的特點(diǎn)、光纖傳感器技術(shù)的特點(diǎn)3 3、光纖傳感器的組成與分類、光纖傳感器的組成與分類1 1、光纖傳感器技術(shù)的形成、光纖傳感器技術(shù)的形成p光纖傳感器技術(shù)是上世紀(jì)70年代末發(fā)展起來的一門嶄新的技術(shù)，是傳感器技術(shù)的新成就。p

2、光纖傳感器是隨著光導(dǎo)纖維實(shí)用化與光通信技術(shù)的發(fā)展而形成的。光纖作為遠(yuǎn)距離傳輸光波信號的媒質(zhì)，最早用于光通信技術(shù)中。p在實(shí)際光通信過程中發(fā)現(xiàn),。因此，科技人員推測，如果能測量出光波量變化的大小，就可以知道導(dǎo)致這些光波量變化的壓力、溫度、電場、磁場等物理量的大小，于是就出現(xiàn)了光纖傳感器技術(shù)。2 2、光纖傳感器技術(shù)的特點(diǎn)、光纖傳感器技術(shù)的特點(diǎn)p光纖傳感器較傳統(tǒng)的傳感器相比有許多特點(diǎn)：靈敏度高結(jié)構(gòu)簡單體積小耗電量少耐腐蝕絕緣性好光路可彎曲便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)調(diào)（遠(yuǎn)距離調(diào)控）。p光纖傳感器技術(shù)是一門多學(xué)科性科學(xué)，涉及知識面廣泛，如纖維光學(xué)、光電技術(shù)、彈性力學(xué)、電磁學(xué)、電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用等。3 3、光纖傳感器

3、的組成與分類、光纖傳感器的組成與分類（1）功能型光纖傳感器（2）傳光型光纖傳感器光纖電流光纖電流傳感器傳感器光纖生物光纖生物傳感器傳感器溫度光纖傳感器溫度光纖傳感器敏感頭敏感頭（1 1）功能型光纖傳感器）功能型光纖傳感器p 利用光纖本身的某種敏感特性或功能制作的傳感 器，稱為功能型傳感器功能型傳感器。光纖應(yīng)變傳感器光纖應(yīng)變傳感器一根光纖伸一根光纖伸長，一根光長，一根光纖縮短纖縮短光程差變化光程差變化（2 2）傳光型光纖傳感器）傳光型光纖傳感器l例：將敏感元件置于入射與接收光纖中間，在被測對象的作用下，或使敏感元件遮斷光路，或使敏感元件的光透射率發(fā)生變化，這樣，光探測器通光量便成為被測對象調(diào)制后

4、的信號；舉例: (1) 投幣機(jī)；計(jì)數(shù)裝置 光纖僅起傳輸光波的作用，必須在光纖中間或端面加裝其他光纖僅起傳輸光波的作用，必須在光纖中間或端面加裝其他敏感元件才能構(gòu)成傳感器，稱為敏感元件才能構(gòu)成傳感器，稱為傳光型傳感器傳光型傳感器。二、光導(dǎo)纖維以及光在其中的傳播二、光導(dǎo)纖維以及光在其中的傳播傳播原理：全反射傳播原理：全反射光纖基本結(jié)構(gòu)光纖基本結(jié)構(gòu)光線傳輸光線傳輸三、光纖傳感器的光源三、光纖傳感器的光源1 1、光纖傳感器光源要求、光纖傳感器光源要求2 2、光纖傳感器光源分類、光纖傳感器光源分類1 1、光纖傳感器光源要求、光纖傳感器光源要求由于光纖傳感器結(jié)構(gòu)所限，要求由于光纖傳感器結(jié)構(gòu)所限，要求光源的

5、體積小光源的體積小，便于與光纖耦合；便于與光纖耦合；光源要有光源要有足夠的亮度足夠的亮度，以提高傳感器輸出的光，以提高傳感器輸出的光功率；功率；光源發(fā)出的光波長應(yīng)適合光源發(fā)出的光波長應(yīng)適合，以減少光波在光纖，以減少光波在光纖中傳播時的能量損耗；中傳播時的能量損耗；光源工作時光源工作時穩(wěn)定性好、噪聲小穩(wěn)定性好、噪聲小，能在室溫下連，能在室溫下連續(xù)長期工作；續(xù)長期工作；光源要光源要便于維護(hù)，使用方便便于維護(hù)，使用方便。2 2、光纖傳感器光源分類、光纖傳感器光源分類p非相干光源非相干光源包括白熾光源與發(fā)光二極管；包括白熾光源與發(fā)光二極管；p相干光源（相干光源（頻率相同，相位差恒定頻率相同，相位差恒定

6、）包括各種激光器：半導(dǎo)體激光器、氦氖激光器、包括各種激光器：半導(dǎo)體激光器、氦氖激光器、固體激光器；固體激光器；在大多數(shù)光纖傳感器中希望使用相干光源。在大多數(shù)光纖傳感器中希望使用相干光源。四、光纖傳感器應(yīng)用示例四、光纖傳感器應(yīng)用示例1. 1.反射型光纖位移反射型光纖位移傳感器傳感器2.2.光纖振動傳感器光纖振動傳感器光纖聲音傳感器（1 1）反射型光纖位移傳感器）反射型光纖位移傳感器p光源發(fā)出的光進(jìn)入發(fā)送光纖，從光纖測頭端面射出，照射光源發(fā)出的光進(jìn)入發(fā)送光纖，從光纖測頭端面射出，照射到到A A面上，面上，A A面的反射光有一部分進(jìn)入接收光纖。面的反射光有一部分進(jìn)入接收光纖。當(dāng)當(dāng)A A面到面到測頭端

7、面之間的距離測頭端面之間的距離z z變化時，進(jìn)入接收光纖的光強(qiáng)度隨變化時，進(jìn)入接收光纖的光強(qiáng)度隨之發(fā)生變化之發(fā)生變化，從而使光探測器上發(fā)出的電信號也隨之發(fā)生，從而使光探測器上發(fā)出的電信號也隨之發(fā)生變化。變化。（2 2）光纖振動傳感器）光纖振動傳感器tcosU4p 原原 理理激光束通過分束器、光纖入射到振動體上的一點(diǎn)，反射光作為信號光束，經(jīng)過同一光學(xué)系統(tǒng)，被引入到探測器。參考光束是從由部分透射面R上反射產(chǎn)生的。在實(shí)際系統(tǒng)中，用光纖輸出端面作為R面。信號光束只受到垂直振動分量信號光束只受到垂直振動分量U Ucostcost的調(diào)制。的調(diào)制。由于振動體使反射點(diǎn)靠近或遠(yuǎn)離光纖，從而改由于振動體使反射點(diǎn)靠

8、近或遠(yuǎn)離光纖，從而改變了信號光束的光路長度，相應(yīng)改變了信號光變了信號光束的光路長度，相應(yīng)改變了信號光與參考光的相對相位，產(chǎn)生了相位調(diào)制。與參考光的相對相位，產(chǎn)生了相位調(diào)制。信號信號光與參考光之間的相位差為：光與參考光之間的相位差為：式中，式中，為激光波長，為激光波長，為光波圓頻率。為光波圓頻率。 光纖傳感技術(shù)是伴隨著光導(dǎo)纖維和光纖通信技術(shù)光纖傳感技術(shù)是伴隨著光導(dǎo)纖維和光纖通信技術(shù)發(fā)展而形成的一門嶄新的傳感技術(shù)。發(fā)展而形成的一門嶄新的傳感技術(shù)。 光纖傳感器的傳感靈敏度要比傳統(tǒng)傳感器高許多光纖傳感器的傳感靈敏度要比傳統(tǒng)傳感器高許多倍，而且它可以在高電壓、大噪聲、高溫、強(qiáng)腐蝕性倍，而且它可以在高電壓

9、、大噪聲、高溫、強(qiáng)腐蝕性等很多特殊環(huán)境下正常工作，還可以與光纖遙感、遙等很多特殊環(huán)境下正常工作，還可以與光纖遙感、遙測技術(shù)配合，形成光纖遙感系統(tǒng)和光纖遙測系統(tǒng)。測技術(shù)配合，形成光纖遙感系統(tǒng)和光纖遙測系統(tǒng)。 五、光纖傳感器應(yīng)用前景五、光纖傳感器應(yīng)用前景 光纖傳感技術(shù)是許多經(jīng)濟(jì)、軍事強(qiáng)國爭相研究的光纖傳感技術(shù)是許多經(jīng)濟(jì)、軍事強(qiáng)國爭相研究的高新技術(shù)，它可廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域和國高新技術(shù)，它可廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域和國防軍事領(lǐng)域。在航天（飛機(jī)及航天器各部位壓力測量、防軍事領(lǐng)域。在航天（飛機(jī)及航天器各部位壓力測量、溫度測量、陀螺等）、航海（聲納等）、石油開采溫度測量、陀螺等）、航海（聲納等）、石油開采（液面高度、流量測量、二相流中空隙度的測量）、（液面高度、流量測量、二相流中空隙度的測量）、電力傳輸（高壓輸電網(wǎng)的電流測量、電壓測量）、核電力傳輸（高壓輸電網(wǎng)的電流測量、電壓測量）、核工業(yè)（放射劑量測量、原子能發(fā)電站泄漏劑量監(jiān)測）工業(yè)（放射劑量測量、原子能發(fā)電站泄漏劑量監(jiān)測）醫(yī)療（血液流速測量、血壓及心音測量）、科學(xué)研究醫(yī)療（血液流速測量、血壓及心音測量）、科學(xué)研究（地球自轉(zhuǎn)，敏感蒙皮）等眾多領(lǐng)域都得到了廣泛的（地球自轉(zhuǎn)，敏感蒙皮）等眾多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用。 由于光纖傳感器具有高靈敏度、耐腐蝕、抗干擾、由于光纖傳感器具有高