相位調(diào)制型光纖傳感器-文檔資料

1、1相位調(diào)制型光纖傳感器相位調(diào)制型光纖傳感器2相位調(diào)制型光纖傳感器相位調(diào)制型光纖傳感器傳感器基本原理傳感器具體實現(xiàn)方法：干涉儀3基本傳感機理基本傳感機理入射光波出射光波Ist相位調(diào)制區(qū)信號參考信道信號處理（解調(diào)）相位變化相位變化干涉測量技術(shù)光強變化光強變化光探測器對相位變化不敏感特點：高特點：高靈敏度靈敏度4相位調(diào)制基本原理相位調(diào)制基本原理單模光纖出射和入射光的相位差外界物理量變化引起光波相位變化5引起相位變化的幾種效應(yīng)引起相位變化的幾種效應(yīng)應(yīng)力應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)變效應(yīng)：光纖長度變化光彈效應(yīng)：光纖纖芯折射率變化泊松效應(yīng)：光纖纖芯直徑變化溫度應(yīng)變效應(yīng)：光纖長度變化以及折射率變化溫度機械應(yīng)力作用6應(yīng)變效應(yīng)光

2、彈效應(yīng)泊松效應(yīng)光纖長度變化引起的相位延遲感應(yīng)折射率變化引起的相位延遲光纖的半徑改變引起的相位延遲應(yīng)力應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)力應(yīng)變效應(yīng)7 采用一個空心的壓電陶瓷圓柱筒采用一個空心的壓電陶瓷圓柱筒(PZT)實現(xiàn)縱向、徑向應(yīng)變最簡便的方法實現(xiàn)縱向、徑向應(yīng)變最簡便的方法8溫度效應(yīng)溫度效應(yīng)溫度應(yīng)變效應(yīng)類似于應(yīng)力應(yīng)變效應(yīng)9干涉測量干涉測量 光探測器對光的相位變化都不敏感，須光探測器對光的相位變化都不敏感，須采用干涉技術(shù)將相位變化轉(zhuǎn)化為強度變化采用干涉技術(shù)將相位變化轉(zhuǎn)化為強度變化相位變化將引起干涉條紋的運動，記錄干相位變化將引起干涉條紋的運動，記錄干涉條紋移動的數(shù)目，就可測得相位的變化涉條紋移動的數(shù)目，就可測得相位的變

3、化10v干涉的三個必要條件v兩疊加光波的位相差固定不變v振動方向相同v頻率相同v兩個補充條件v振幅差不懸殊v光程差要小于波列長度相干條件相干條件11光纖干涉儀的一般系統(tǒng)結(jié)構(gòu)光纖干涉儀的一般系統(tǒng)結(jié)構(gòu)L激光器；激光器；P1分束器；分束器；P2耦合器；耦合器；D檢測器檢測器12典型干涉測量儀與光纖干涉?zhèn)鞲衅鞒Ｓ酶缮鎯x邁克爾遜(Michelson)干涉儀馬赫-澤德爾(Mach-Zender)干涉儀薩格納克(Sagnac)干涉儀法布里-泊羅(Fabry-Perot)干涉儀13邁克爾遜干涉儀此類探測器可以測量位移，應(yīng)變微振動等，測量精度高。若光纖反射端面的反射率接近1，那么光探測器的光強：14邁克爾遜干涉

4、儀實際應(yīng)用：光纖加速度傳感器2馬赫-曾德干涉儀 原理圖：由移動平面鏡的位移獲得兩相干光束的相位差，在光檢測器是產(chǎn)生干涉優(yōu)點：沒有激光返回激光器，噪聲小，穩(wěn)定性好。對干涉影響小。缺點：系統(tǒng)要求環(huán)境溫差不能太大。馬赫-曾德干涉儀實際應(yīng)用馬赫-曾德干涉儀實際應(yīng)用： 光纖壓力溫度傳感器光纖壓力溫度傳感器3.Sagnac干涉儀 原理圖若平臺以角速度順時針旋轉(zhuǎn)時，則在順時針方向傳播的光較逆時針方向傳播的光延遲大。這個相位延遲量可表示為：cAlk008為兩相干光的光程差l3.Sagnac干涉儀實際應(yīng)用A為光路系統(tǒng)圍成的面積，c為光速，w為光路系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)的角速度通過檢測干涉條紋的變化，就知道旋轉(zhuǎn)速度 薩格納克效應(yīng)薩格納克效應(yīng)是目前許多慣性導(dǎo)航系統(tǒng)所用的環(huán)形激光陀螺和光線陀螺的設(shè)計基礎(chǔ)。Sagnac干涉儀Sagnac干涉儀實際應(yīng)用：光纖陀螺儀光纖陀螺儀4. Fabry-Perot干涉儀干涉儀原理圖兩平行平面鏡的反射率通常非常大，一般大于或等于兩平行平面鏡的反射率通常非常大，一般大于或等于95 %當當0, ,2 , ,4 ,時，干涉光強有最大值。時，干涉光強有最大值。當當 , ,3 , ,5 ,時干涉光強有最小值時干涉光強有最小值R是反射系數(shù)是反射系數(shù)它與一般法布里它與一般法布里珀羅干涉儀的區(qū)別在于以光纖珀羅干涉儀的區(qū)別在于以光纖光程代替空氣