光纤压力传感器课件.pptVIP

伴随着光导纤维及光纤通信技术的发展而迅速发展起来的一种以光为载体,光纤为媒质,感知和传输外界信号(被测量)的新型传感技术。当这种外界信号为压力时,即构成光纤压力传感器。光纤压力传感器作为一种新型的传感器,与传统的压力传感器相比体积小、重量轻,具有电绝缘性、不受电磁干扰、可用于易燃易爆的环境中等优点,另外还可以构成光纤分布式压力传感器,对桥梁、大坝等进行健康状况的实时监测。

一、强度调制光纤压力传感器优点：结构简单,容易装配,造价低。缺点：传感器的微弯结构周期要求严格,因此机械设计相当复杂,另外加速度效应也会使其性能恶化。

一、强度调制光纤压力传感器优点：灵敏度高，线性度好。

一、强度调制光纤压力传感器原理：利用弹性模片在压力作用下变形从而调制反射光功率信号,压力的大小与发射光的强度成一定关系。优点：结构简单、成本低、精度高、易调试等。

一、强度调制光纤压力传感器原理：根据受抑全反射原理，当两根光纤的纤芯相互靠近到一定距离时,消逝光波可以从一根光纤耦合进入到另一根光纤中去。优点：灵敏度很高,当两根光纤靠的很近时,即使间隙变化很小(即被测压力改变量很小),相对输出光强仍有很大的变化。缺点：这种传感器对光纤端面平整度要求较高,当光纤端面距离增加时,耦合效率将成指数减小,因此动态范围比较小,不适合压力变化较大的场合。

二、频率调制光纤压力传感器原理：硅谐振器在调制光的激励下以固有频率振动,当压力影响了硅谐振器的频率后,通过检测频率的变化就可以得到压力的大小。

三、相位调制光纤压力传感器原理：光纤内传播的光波相位在压力的作用下发生变化,通过干涉测量技术把相位变化转换为光强变化,从而检测出待测的压力值。优点：体积小,并且制造成本较低，灵敏度高。

四、波长调制光纤压力传感器原理：光纤布拉格光栅贴在形变体上,当压力加在被测物体上时,形变体受到外界压力产生形变,光纤光栅的有效折射率和光纤周期都将发生变化,光源发出的宽带光经发生形变的光纤光栅反射,布拉格波长产生移位,通过光谱仪测量反射光的光谱,根据公式可得到压力的大小。

原理：当钢丝绳受轴向应力作用而被拉伸时,光纤也一起跟着被拉紧,并贴敷在绳索上,从而光纤产生侧向变形。另外随着钢绳的纵向拉长,其直径将不断减小,同时它对光纤产生的微弯曲率脉冲峰值、宽度将分别增大和减小,这样就造成光纤的光功率损耗,建立损耗与应变的关系,从而测量出应变量的大小。

研究背景：称重领域是光纤压力传感器应用的一个方向,目前主要集中于动态称重方面的研究。动态称重指在汽车运动状态下称出其质量，利用光纤压力传感器进行称重已成为目前动态称重研究的重点。应用：光纤压力传感器包括强度调制型、相位调制型及波长调制型。l

1.1强度调制型光纤压力传感器在称重领域的研究基本原理：当光纤弯曲时，在光纤中传输的导行模会在弯曲点变为辐射模，损耗掉部分光功率，待测压力具有一定关系，通过测量光功率可得到待测压力。封装好的动态称重传感器

1.2强度调制型光纤压力传感器在称重领域的研究工作原理：采用传感光纤与一根横截面为圆形的均匀细线绞合的办法使光纤产生一个预弯曲，在光纤受力时，曲率会发生变化，从而使光纤的损耗值也发生变化，其结构如图所示，该力一案可通过OTDR技术或正向光功率测量技术测量光纤弯曲损耗。

1.3相位调制型光纤压力传感器在称重领域的研究ll

1.4波长调制型光纤压力传感器在称重领域的研究到拉伸或压缩!通过解调波长得到车辆的质量。

研究背景：鉴于国内煤炭安全问题频出,煤矿安全监控行业也逐渐被人们所重视,先进而可靠的监控技术可以极大的提高和保障煤矿安全生产能效,并且可以预测或预警事故的发生。光纤传感具有本质安全、耐腐蚀、漂移小、灵敏度高、使用寿命长并且便于与光纤环网通信系统融合等一系列独特优势,已广泛应用于油井、电力、建筑等高危行业。同时光纤传感器也非常适用于煤矿井下单点或多点多参数检测,是煤矿安全监控的理想选择。基本原理：压力(应力)是光纤光栅传感器的主要检测量之一,压力(应力)的变化可被光纤光栅传感器直接感知。而压力(应力)在不同场合表示不同的物理量,煤矿中很多和压力(应力)有关的参数都可由光纤光栅传感器感知测量。

工作原理：没有施加载荷作用时,光谱仪接收到的光纤光栅布拉格反射光谱具有单一的反射峰;当载荷增加到一定程度时,在光谱仪中看到反射光谱逐渐变宽、幅值逐渐减小,直至出现两个峰值,随外界载荷的增加,反射峰向波长方向移动,并伴随着两个反射峰彼此越发分离。再通过保偏分束器将两个反射波峰分离开,进入功率探测器就可以实现简单的光纤光栅反射光谱的解调。ＦＢＧ称重原理图

工作原理：当上部通道传入压强时,此装置中部活塞向下运动,通过触点使得双拱型悬臂梁发生形变。此时粘贴在悬臂梁一