《传感器原理与应用》课程教学课件（讲稿）光纤传感器

第十一章光纤传感器 §11.1 光纤与光纤传感器 §11.2 光纤传感器的分类 §11.3 功能型光纤传感器 §11.4 非功能型光纤传感器

§11.1 光纤与光纤传感器 §11.2 光纤传感器的分类 §11.3 功能型光纤传感器 §11.4 非功能型光纤传感器 第十一章 光纤传感器

工作原理 光纤最早在光学行业中用于传光和传象，在 70年代初生产出低损耗光纤后，光纤在通信 技术中用于长距离传递信息。 v 由于光纤不仅可以作为光波的传输媒质，而 且光波在光纤中的传播时表征光波的特征参 量（振幅、相位、偏振态、波长等）因外界 因素(（如温度、压力、磁场、电场、位移等) 的作用而间接或直接地发生变化，从而可将 光纤用作传感器元件来探测各种待测量（物 理量、化学量和生物量)，这就是光纤传感 器的基本原理

工作原理 v 光纤最早在光学行业中用于传光和传象，在 70年代初生产出低损耗光纤后，光纤在通信 技术中用于长距离传递信息。 v 由于光纤不仅可以作为光波的传输媒质，而 且光波在光纤中的传播时表征光波的特征参 量（振幅、相位、偏振态、波长等）因外界 因素（如温度、压力、磁场、电场、位移等） 的作用而间接或直接地发生变化，从而可将 光纤用作传感器元件来探测各种待测量（物 理量、化学量和生物量），这就是光纤传感 器的基本原理

光纤传感器在易燃易爆场合的应用 各类油罐 参数检测 控制室 光纤 压力容器 参数检测 煤矿中CH4 核工业环境 等参数检测 参数检测

光纤传感器在易燃易爆场合的应用 控 制 室 光 纤 各类油罐 参数检测 压力容器 参数检测 核工业环境 参数检测 煤矿中CH4 等参数检测

光纤传感器在高电压、强电磁场干扰 场合的应用 高压 变压器 控制室 光纤 高压 电动机 微波 强电磁干扰 设备 电气设备

光纤传感器在高电压、强电磁场干扰 场合的应用 控 制 室 光 纤 高压 变压器 高压 电动机 强电磁干扰 电气设备 微波 设备

§11.1光纤 一、结构 涂覆层 护套 包层 02 纤芯 n n n2 n纤芯>n包层 石英光纤及制品 QUARTZ OPTIC FIBER AND IT'S PRODUCTS

§11.1 光 纤 一、结构 n纤芯>n包层 纤芯 包层 涂覆层 护套 n1 n2 n2 n1 n2

二、光纤的种类 v按材料分： v按折射率分布分： ,玻璃光纤 阶跃型光纤 ,塑料光纤 ，梯度型光纤 ,石英光纤 ,特种光纤 保偏光纤 v按模式分： ù图像传输光纤 ,单模光纤 液芯光纤 多模光纤

二、光纤的种类 v 按材料分： › 玻璃光纤 › 塑料光纤 › 石英光纤 v 按折射率分布分： › 阶跃型光纤 › 梯度型光纤 › 特种光纤 ü 保偏光纤 ü 图像传输光纤 ü 液芯光纤 v按模式分： ›单模光纤 ›多模光纤

(a） 0 (b 折射事分布 (c)

熊猫型保偏光纤BPI(1.3) 保偏光纤是一种通过应力产生高双折射效应，从而保持偏振光的稳定传输 的一类特种光纤。主要用于制作光纤陀螺环圈、偏振器、保偏耦合器等光纤 器件，在光纤传感及精确定位系统中的应用具有深远的意义。目前保偏光纤 的结构多样，其中典型代表是熊猫型保偏光纤，具有保偏性能稳定，易于耦 合等特点。我公司采用MCVD工艺加套管的方法，利用先进的加工设备，研制出 性能参数优良的保偏光纤，应用于光纤传感等领域。 技术规格 项目 单位 技术规范 内涂覆层 光纤外径 外涂覆层 μ四 125±2 工作波长 m 1310 衰减@1310m dB/km 1.5 涂覆层直径 Hm 245±10 芯/包同心度误差 μ日 0.35 包层一 一应力区 温度性能 -40-+60 纤芯

模的概念 v光是一种电磁波。 ⅴ沿光纤传输的光可以分解为沿轴向和沿截面 的两个平面波成分。 ⅴ沿截面传输的波在纤芯和包层之间全反射， 每一往复传输的相位变化是2工的整数倍，在 截面内形成驻波，这样的驻波光线组称为模。 v光纤内只能传输一定数量的模

模的概念 v 光是一种电磁波。 v 沿光纤传输的光可以分解为沿轴向和沿截面 的两个平面波成分。 v 沿截面传输的波在纤芯和包层之间全反射， 每一往复传输的相位变化是2π的整数倍，在 截面内形成驻波，这样的驻波光线组称为模。 v 光纤内只能传输一定数量的模

H11基模与TE01模在光纤中的光波电 场 02

HE11基模与TE01模在光纤中的光波电 场