《光纤应变传感器》PPT课件

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1、第六章光纤应变传感器主要内容一、光纤传感的应用领域二、光纤传感的分类三、光纤传感的研究现状被测量：温度[1]、压力[2]、流量[3]、位移[4]、振动[5]、转动[6]、弯曲[7]、液位[8]、速度[9]、加速度[10]、声场[11]、电流[12]、电压[13]、磁场[14]辐射[15等各种物理量传感技术的应用领域工业农业国防运输能源环境建筑业6.1传感技术应用领域传感技术的现状6.2传统的传感技术6.3光纤传感技术6.2传统的传感技术传统的传感器是以应变-电量为基础，以电信号为转换及传输的载体，用导线传输电信号。因此，使用时受到电磁场

2、和环境的影响，如环境湿度太大可能引起短路，特别是高温和易燃、易爆环境中易引起火灾等等。另外，由于自身因素的限制，不能实现长期实时监测。四川宜宾南门大桥断裂成三截2001年11月07日凌晨４时３０分至５时许，四川宜宾市金沙江南门大桥两端先后发生断裂，两辆汽车坠入江中，一艘小船被毁，已知２人失踪，２人受伤。市区南北公路交通和部分通讯中断。6.3光纤传感器分类与研究现状分类：一、按传感系统结构分类二、按被测量分类6.3.1光纤传感器按结构分类光强调制型光纤应变传感器偏振型光纤应变传感器相位调制型光纤应变传感器6.3.2光纤传感器按被测量分类光

3、纤应变传感器光纤温度传感器光纤电压、电流传感器光纤流量传感器6.3.2光纤传感器按应用领域分类工业用光纤传感器农业用光纤传感器军事业用光纤传感器水利用光纤传感器食品工业用光纤传感器建筑工业用光纤传感器消防用光纤传感器医疗用光纤传感器6.3.3光纤传感器按结构分类光强调制型光纤应变传感器偏振型光纤应变传感器相位调制型光纤应变传感器光强调制型光纤应变传感器最大测量范围为3000με[20]，最高分辨率为25με[24]。图1-2微弯型光纤应变传感器图1-3蚀刻型光纤应变传感器Fig.1-2Microbendfiber-opticstrain

4、sensorFig.1-3Etchedfiber-opticstrainsensor偏振型光纤应变传感器图6-5偏振光纤应变计Fig.6-5Polarimetricopticalfiberstraingauge最大测量范围[34]为1200με，分辨率为5με相位调制型光纤应变传感器麦克尔逊(Michelson)干涉型光纤应变传感器马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)光纤应变传感器法布里-珀罗(Fabry-Perot简写为F-P)光纤应变传感器光纤光栅传感器常用相位调制型光纤传感结构a)麦克尔逊干涉仪c)法布里-珀罗干涉仪a)Mic

5、helsoninterferometerc)Fabry-Perotinterferometerb)马赫-曾德尔干涉仪d)塞格奈克干涉仪b)Mach-Zehnderinterferometerd)Sagnacinterferometer图6-6各种光纤干涉仪麦克尔逊(Michelson)干涉型光纤应变传感器图6-7麦克尔逊光纤应变传感器结构Fig.6-7Fiber-opticsensorstructureofMichelson最大测量范围[36]达1500με，最高分辨率达2με马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)光纤应变传感器6-8

6、马赫-曾德光纤应变传感原理结构Fig.6-8TheprinciplestructureofMach-Zehnder’sstrainsensor最大测量范围为1200με，最高分辨率为2με法布里-珀罗光纤应变传感器图6-9F-P型光纤传感器的原理Fig.6-9PrincipleofF-Pfibersensor图6-10光纤本征F-P腔应变传感器图6-11光纤非本征F-P腔应变传感器Fig.6-10IntrinsicF-PcavitystrainsensorFig.6-11ExtrinsicF-Pcavitystrainsensor常用相

7、位调制型光纤传感结构a)麦克尔逊干涉仪c)法布里-珀罗干涉仪a)Michelsoninterferometerc)Fabry-Perotinterferometerb)马赫-曾德尔干涉仪d)塞格奈克干涉仪b)Mach-Zehnderinterferometerd)Sagnacinterferometer图6-12各种光纤干涉仪19901996单F-P腔双F-P腔F－P＋光纤光栅简化制作工艺减小体积消除干扰20026.4F－P传感器的发展a)光纤与被测表面(b)单模与多模光纤d)多(单)模光纤与金属丝双腔结构图6-12常用的F－P结构6.

8、5光纤F-P应变传感器目前存在的问题系统线性范围小、线性度差、分辨率低光纤传感器抗震动能力差制造工艺不完善、没有实现产品化、标准化系统线性范围小、分辨率低图6-13F-P干涉动态工作特性Fig.6-13dy