波长调制型光纤传感检测.docVIP

西安邮电大学 光电子技术及应用 大作业 班 级： 学 号： 院（系）： 通信与信息工程学院 姓 名： 2013 年 12 月 7 日 波长调制型光纤传感检测 摘要 在光纤通信和光纤传感产业的发展推动下，光纤器件成为最重要的光电子器件之一。常见光纤器件包括光纤干涉仪、布拉格光纤光栅、长周期光纤光栅以及光子晶体光纤等。近年来，这些器件的特殊传感特性及能力，吸引了众多研究者的目光。其中，波长编码型传感器能有效避免光源稳定性、光线损耗等所带来的问题，因此具有重要研究价值。本文将介绍波长调制光纤传感器件及其应用。 光纤光栅是一种特殊的共振型光纤无源器件。由于其具有抗电磁干扰、高灵敏、尺寸小，以及优异的WDM复用能力等优点，非常适合用来设计和制作紧凑及高分辨率的传感器。 关键词： 布拉格光纤光栅、长周期光纤光栅、光纤模式干涉仪、相干复用 引言： 光纤传感技术是20世纪70年代末兴起的一项技术，现已与光纤通信技术的发展并驾齐驱，极大地推动了人类社会的进步。光纤传感器由于其优越的性能而倍受青睐，具有体积小、质量轻，抗电磁干扰、抗化学腐蚀、灵敏度高、测量带宽很宽、反应速度快，易于埋入工程结构等优点，使其能够工作在各种各样的的环境中，不仅很好地解决了电式传感器无法解决的问题，而且在灵敏度上高出几个数量级。 基本原理 光纤是利用光的全反射原理来引导光波的。当光波在光纤中传输时，表征光波的特征参量(振幅、相位、偏振态、波长等)，会由于被测叁量(温度、压力、加速度、电场、磁场等)对光纤的作用而搜生变化，从而引起光波的强度、干涉效应、偏振面发生变化，使光波成为被调制的信号光，再经过光探测器和解凋器从而获得被测参量的参数。 光纤传感器可以按传感原理分为两类， 一类称为功能型传感器，它的光纤对被测信号兼有敏感和传输的作用，即它具有传与感台的特点。 另一类称为非功能型传感器，它的光纤仅起传输的作用，而对被测信号的感觉则是利用其他光学敏感元件来完成的。光纤传感器还可以按光波在光纤中被调制的原理分为：光强调制型、相位调制型、偏振态凋制型和波长调制型等几种形式。下面介绍一种光纤传感器的应用原理及其基本特点。 传光型光纤传感器原理：传光型光纤传感器也称非功能型光纤传感器或强度调制型光纤传感器。光纤主要起传输光波的作用，在光纤中间或端部加敏感元件。其主要由光源光纤、光调制器、敏感元件、光电探测器和检测电路等组成。传光型光纤传感器主要是强度调制型光纤传感器。 其基本原理是待测物理量引起光纤中传输光的光强I变化，通过检测光强I的变化来实现对待测物理量的测量。强度调制的特点是简单、可靠、经济、强度调制方式很多，主要有反射式强度调制和透射式强度调制。 光纤传感的应用 20世纪90年代，占光纤传感器市场份额最大的是流水线控制、航空和医药的应用。近几年，人们也看到了光纤传感器在其他方面的增长，这归功于分布式传感器和多路技术的快速发展，如用于健康检查、化学与生物传感。传感器的小尺寸在医学应用中是非常有意义的，光纤光栅传感器是现今能够做到最小的传感器。光纤光栅传感器能够通过最小限度的侵害方式对人体组织功能进行内部测量，提供有关温度、压力和声波场的精确局部信息。光纤光栅传感器对人体组织的损害非常之小，足以避免对正常医疗过程的干扰。 在石油化工方面的应用及前景分析 石油化工的安全监测主要任务是对钻井工作的温度，压力以及产品运输过程中中有害物质的监测，在这些工作环境，常常带有高温、高辐射、重金属、化学物品等污染以及易燃易爆物质。普通电式传感器无法适应在如此的工作环境下长时间工作，并有可能造成致命的危害。光纤光栅传感器抗电磁辐射，无电火花，耐腐蚀等优点正好符合这些环境的应用需求。在国外，光纤光栅传感系统已经在石油化工的各个环节得到应用：1999年，KerseyA.D等人为美国GiDRA公司开发了基于光纤光栅的温度、压力、流量等参数的传感技术，并应用于是有和天然气工业的钻井监测以及海洋石油平台的健康监测；英国Reading大学在海上的钻井平台的复合材料锁链中，安装了光纤光栅传感器来检测锁链的健康状态；Sprin等人在2000年利用以一种特定聚合物封装的光纤光栅来检测碳氢化合物，从而实现对石油泄漏的监测。综上，在石油化工方面光纤传感有着非凡的前景，尤其致力于危险地带的监测防治。 光纤光栅阵列温度传感器被设计用来测量超声波、温度和压力场，内部实地地研究病变组织的超声和热性质，传感器的分辨率为0，1℃，精度为±0．2C，测量范围为0～60。C。另一个光纤光栅温度传感系统[64