lctr6-2 波长调制型

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1、光纤光栅波长调制型光纤传感器FiberOpticSensorsLecture6-24.1波长调制机理引起波长变化－光谱特性随外界物理量而变化荧光、磷光、黑体辐射等－大多数为非功能型光纤光栅－功能型光纤光栅～反射镜应用领域－通信、传感、信息处理光通信器件半导体激光器、光纤激光器光纤放大器、滤波器波分复用/解复用器色散补偿传感光学信息补偿－光学Fourier变换、相位阵列天线Min’sFiberOpticSensors传感应用光纤光栅传感器优点：抗干扰能力强，稳定、可靠传感头结构简单、体积小测量重复性好可实现绝对测量便于规模生产、成网不

2、足：解调系统昂贵、动态范围受限Min’sFiberOpticSensors应用实例Min’sFiberOpticSensors应用范围Min’sFiberOpticSensors应用范围Min’sFiberOpticSensors应用例Sensorforlandslidemovement(B-OTDR)Threeanchors(FBG)Min’sFiberOpticSensors应用范围日本女子大学百年館の外観（建設時）Min’sFiberOpticSensors应用例－锚杆压力应变监测长期维护耐腐蚀寿命长锚键锚体的应变监测Anch

3、ortendonAnchorBodyFBG标准应变测试仪FBG应变传感器锚杆长40mMin’sFiberOpticSensorsMin’sFiberOpticSensors光栅标准具Bragg波长：对于啁啾光栅：干涉条纹的占空比：Min’sFiberOpticSensors光纤传感器与智能材料传统材料强度要求现代材料“自检”的功能获得材料及结构的整体性、环境条件等信息确定系统的运行情况、可靠性确定剩余寿命提出“智能材料与结构”的概念在材料和结构的制造过程中－埋入传感元件和驱动元件Min’sFiberOpticSensors智能结

4、构对传感器的特殊要求①微型化：保证传感器的埋入不会影响材料的性能（或影响很小）②高可靠：确保智能材料在整个“服役期”能正常有效地运行③网络化：以实现多路复用或空间分布式测量使传感系统可获取较大空间范围内的传感信息光纤传感器Min’sFiberOpticSensors可用于智能结构的光纤传感器点式传感器光纤FP传感器、光纤Bragg光栅传感器等。优点：传感头尺寸小<<结构尺寸缺点：只局限于检测一个很小截面内的某一参量的值。积分式传感器可用于测量一定范围内某一参量的平均值例如：光纤干涉仪（MZ干涉仪、Michelson干涉仪等）可用

5、于测量光纤长度范围内应变或温度的平均值。用单根高双折射光纤构成的光纤偏振干涉仪也属于积分式传感器分布式传感器可沿空间位置连续测量单、多参量的传感器。主要特征参量是空间分辨率和灵敏度非线性效应分布式光纤传感器；高双折射光纤构成的分布式光纤压力传感器等Min’sFiberOpticSensors光纤传感器用于智能结构的一些问题光纤传感器的复用由多个点式传感器和（或）多个积分式传感器，和（或）多个分布式传感器构成的一个复杂的传感系统与智能结构的兼容性在智能结构中的分布在智能结构中应用的工艺研究Min’sFiberOpticSensors传

6、光型波长调制光纤传感器荧光、磷光光谱关键光源和频谱分析器的性能系统的稳定性和分辨率光源：白炽灯、汞弧灯频谱分析仪：光栅、棱镜分光计；干涉和染料滤光器稳定性:比值运算，补偿系统误差主要应用-医学、化学等领域。人体血气的分析、pH值检测指示剂溶液浓度的化学分析磷光和荧光现象分析黑体辐射分析法布里一帕罗滤光器等调制器被测参量分光计信号处理输出入射光纤出射光纤Min’sFiberOpticSensors光纤pH值传感器基本原理化学指示剂对被测溶液的颜色反应探头结构指示剂的透明度红色区域对pH值非常敏感在绿色区域却与pH值无关Min’sFi

7、berOpticSensors设计实例绿光(λ1＝558nm)作为调制检测光，红光(λ2＝630nm)作参考光L为试剂长度；Δ＝pH－pK，(pH酸碱度，pK酸碱平衡常数)稳定性条件光源和光探测器有足够高的温度稳定性准确度pH值在7-7.4的范围内仪器具有0.01的分辨率血液的pH值采用不同的化学指示剂，可测量不同pH值范围的溶液。Min’sFiberOpticSensors光纤磷光传感器原理:稀土磷光体的磷光光谱随温度变化而改变测量方法：频谱不同的光电二极管0.1℃的分辨率，准确度为ｌ℃滤光片Min’sFiberOpticSe

8、nsors传感头设计Min’sFiberOpticSensors黑体温度计非接触式测温技术：测量物体的热辐射能量表面温度探头结构Min’sFiberOpticSensors光纤血气传感器血气值氧分压（M）二氧化碳分压（pc）氢离子浓