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光纤传感技术研究现状和发展趋势

时间:2019-01-11 17:16来源:毕业论文
新的光学三维传感和计量方法不断涌现,在这些测量方法中投影器的设计是至关重要的。目前已报道了多种光纤三维轮廓测量方法。其中多光纤干涉空间编码面结构投影器是利用多光纤

新的光学三维传感和计量方法不断涌现,在这些测量方法中投影器的设计是至关重要的。目前已报道了多种光纤三维轮廓测量方法。其中多光纤干涉空间编码面结构投影器是利用多光纤干涉,在空间形成条形,方形,圆形,六角形等多种干涉图样,从而构成了多功能的光纤干涉图像投影器,用于傅利叶变换轮廓术的测量。32582
光纤传感技术是一种以光波为载体,以光纤为媒介,感知和传输外界信号的新型测量传感技术。光纤干涉传感从传感原理上可以分为强度性和干涉型两种类型。干涉型光纤传感器是外界信号对一路传输光进行作用进而产生相位调制,然后与另一路传输光进行干涉解调得出外界信号的一类光纤传感器,其结构简单,灵敏度比强度型传感器高出几个数量级。论文网
与其他类型的传感器相比,光纤传感器具有一系列独特优势:
1) 以光波做为信号的载体,不会产生电磁干扰,也具有较强的抗电磁干扰的能力,易于被各种光电探测器接受,进行光电的转换,这就使得光纤传感器容易与计算机或者其他检测设备的匹配连接。
2)     做为光波传输媒介的光纤,它具有体积小,质量轻,抗腐蚀,抗辐射,    易弯曲,绝缘性好,抗电磁干扰等优点,可以在高温,高压,有毒,放射性等各种恶劣环境下或者空间受限制的环境下使用。
3)     光纤工作频带宽,动态范围大,具有灵敏度高,响应快的优点,是一种    优良的低损耗传输媒介,可以实现远距离测量和控制,便于形成探测阵列,构成阵列式,分列式探测系统

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4)    由于光纤探头体积小、重量轻、可绕性好,所以其空间限制小,可以深入被测物体或者嵌入被测物体,实现嵌入式测量,这是其他测量方式难以实现的。
目前用于传感检测的光纤干涉大致可以分为迈克尔逊光纤干涉仪、马赫贞德尔光纤干涉仪、斐索光纤干涉仪以及塞克耐克光纤干涉仪等。
干涉型光纤传感器做为光纤传感器的一种,由于具有较高的灵敏度,也被广泛应用到各个领域。其中,对声场的测量是干涉传感器的一个研究热点,其典型的应用是光纤水听器。70年代中期,美国的J.A.Bucaro首先提出在反潜战中利用光纤做为换能器,研制光纤水听器,以克服压电陶瓷及PVDF水听器在拖拽阵中存在的诸多不足之处。由于干涉型光纤水听器的测量灵敏度比压电水听器高出三个数量级,英美等国把大量的人力和资源投入带该方面的研制与开发中,90年代初实用化系统已投入使用。[3]
目前多光纤点光源干涉法对四光纤和五光纤的干涉场进行理论模拟和实验测量,并相对比较了中心光束对整个干涉场的影响,研究表明中心光束只会对干涉场对比度产生影响,而不会影响干涉晶格的结构,并且从实验结果看出,实验和理论有比较好的一致性。光纤出射端的四个点光源O1、O2、O3、O4分别置于矩形的四个顶点上,假定每个圆( 对应每根光纤) 的直径为α,则每个点光源的坐标位置为: ( - 0. 5α,0. 5α) ,( 0. 5α,0. 5α) ,( - 0. 5α,-0. 5α) ,( 0. 5α,- 0. 5α) 。每个点光源在任一点P( x,y,z) 处的振幅我们用Un( P) ( n 分别取1,2,3,4,) 来表示,则P 点处的干涉光强可表示为:
理论计算表明了通过调整四根光纤全息干涉,可以制做周期性光子二维准晶和渐变型光子二维准晶。
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 四根光纤干涉y 取定值干涉图
 图1.1 四根光纤干涉y 取定值干涉图 光纤传感技术研究现状和发展趋势:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190111/29247.html
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