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光纤传感技术及其应用 光纤传感技术及其应用 光纤传感技术简介 光纤技术的发展与动态 光纤传感器的发展与动态 光纤传感器的原理 光纤传感器与电传感器的对比 光纤传感器的特点与分类 光纤传感技术在各行业中的应用 光纤压力传感器 光纤温度传感器 光纤液位传感器 光纤阀位回讯器 光纤成分在线检测技术 光纤报警传感器 其他光纤传感技术 光纤的发展与动态 1966年高昆博士提出光纤传输的理论 1969年日本平板玻璃公司制出200dB/KM梯度光纤 1970年美康宁公司制出世界第一根20dB/KM低损耗光纤 1972年日本电子技术综合研究所制出7dB/KM SiO2芯光纤 1973年美贝尔实验室用化学沉积法（CVD）制光纤 1978年对1.5μm光传输接通理论值约0.2dB/KM 1980年光通讯产业形成 光纤传感器的发展与动态 70年代末，美最先发表FOS文章 1981年美召开光纤陀螺会议 1981年英第一届国际FOS会议 1984年西德第一届FOS会议 1986年美第三届FOS会议 1988年日本第四届FOS会议 1989年美第五届FOS会议 2000年意大利第十四届FOS会议 光纤传感器的原理 光纤的结构 光纤传感器的原理 光纤传光原理 —— 全反射 光纤传感器的原理 光纤传光与数值孔径 光纤模式及其对光信号传输的影响 光纤传感器的原理 将被测参量转换为 光信号参数的变化 光纤传感器与电类传感器对比 光纤传感器与电类传感器对比 光纤传感器的特点 * 本质防爆 适合于易燃、易爆等危险物品检测 * 对电绝缘 适合于高电压场合检测 * 无感应性 适合于强电磁场干扰环境下检测 * 化学稳定性 适合于环保、医药、食品工业检测 * 时域变换性 适合于多点分布测量 * 低损耗 * 大容量 * 高精度 * 尺寸小 * 重量轻 * 非接触式 光纤传感器在易燃易爆场合的应用 光纤传感器在高电压、强电磁场干扰场合的应用 光纤传感器在实时－在线检测中的应用 光纤光谱仪在线检测 CH4 光纤传感技术在分布测量中的应用（时域变换技术） 传统分布测量 光纤传感技术在分布测量中的应用（时域变换技术） OTDR技术 用于分布检测 光纤传感器的分类 传输型 光纤仅传输信号，不起敏感作用 传感型 光纤既传输信号，又是敏感元件 传感信号光纤传输网络 光纤转速传感器 光纤流量发讯器 光纤负压报警器 光纤液位变送器 点式光纤液位传感器 光 纤 液 位 传 感 器 光纤阀位回讯器 GFH系列光纤阀位回讯器 高精度 高可靠性 寿命长 本质防爆 光纤温度传感器 光纤温度传感器 光纤高温温度传感器 GW系列光纤高温温度传感器 湖北双环化工集团公司应用现场 GW光纤高温计与铂铑热电偶在线记录曲线 通过相位掩膜制作光纤光栅的原理 光纤光栅用于分布式光纤传感系统 用于 Beddington Trail 大桥的四路光纤布喇格光栅传感解码系统 光纤温度传感器示意框图 光纤光栅用于温度报警系统 光纤温度报警器示意框图 光纤气体成分传感器 光纤化学成分传感器 光纤光谱传感器 谢 谢！ GW光纤高温计 铂铑热电偶 Λpu UV 零级光束 1级光束 1级光束 熔融石英相位掩膜 光纤 干涉条纹 F 宽带光源 － Σ 光纤法-柏分析器 压电单元 扫描波形 分路器 宽带光源 报警器 可调宽 带滤波器 S S S R,θ 光纤 传感头 参考频率 LED PIN 锁相放大器 混 气 室 N2 O2 流量计 R,θ 光纤 传感头 参考频率 LED PIN 锁相放大器 t I 光 源 出口 待测气体 white室 探测器 信号处理 光纤传感器应用实例 例1 光纤温度开关 1 2 3 4 水银柱式光纤温度开关 1 浸液；2 自聚焦透镜；3 光纤；4 水银 热双金属式光纤温度开关 1 遮光板； 2 双金属片 接收 光源 1 2 例2 遮光式光纤温度计 当温度升高时，双金属片的变形量增大，带动遮光板在垂直方向产生位移从而使输出光强发生变化。 例3 透射型半导体光纤温度传感器 半导体的吸收光谱与材料的Eg有关，而Eg却随温度的不同而不同。Eg与温度t的关系可表示为： 半导体材料的Eg随温度的上升而减小，亦即其本征吸收波长λg随温度的上升而增大。 这个性质反映在半导体的透光性上则表现为：当温度升高时，其透射率曲线将向长波方向移动。若采用发射光谱与半导体的λg（t）相匹配的发光二极管作为光源，则透射光强度将随 着温度的升高而 减小，即通过检 测透射光的强度 或透射率，即可 检测温度变化。 相对发光强度 透射率 LED发光光谱 半导体