《传感器与检测技术》课程教学课件（PPT讲稿）第12章 光导纤维传感器

第12章光导纤维传感器 ●12.1概述 ●12.2光导纤维的基础知识 ·12.3光纤传感器的概念与原理 ·12.4光纤传感技术

第12章 光导纤维传感器 ⚫ 12.1 概述 ⚫ 12.2光导纤维的基础知识 ⚫ 12.3 光纤传感器的概念与原理 ⚫ 12.4光纤传感技术

光导纤维传感器 0 密 光纤电压/电流传感器 光导纤维传感器 高性能双数显光纤放大器 光纤放大器 FX塑料光导纤维 ●16usec高速响应速度。 光电开关传感器 ●超长距离检测。 ●最高精度的数字放大器

光导纤维传感器 光纤电压/电流传感器 光导纤维传感器 FX塑料光导纤维 光电开关传感器 高性能双数显光纤放大器 ● 16usec高速响应速度。 ● 超长距离检测。 ● 最高精度的数字放大器。 光纤放大器

光导纤维

光导纤维 光纤放大器

A三阳网 .com

。光纤传感优点： 灵敏度较高；几何形状具有多方面的适应性，可以制成任 意形状的光纤传感器；可以制造传感各种不同物理信息（声、 磁、温度、旋转等)的器件；可以用于高压、电气噪声、高温、 腐蚀、或其它的恶劣环境；而且具有与光纤遥测技术的内在相 容性。 ●应用： 磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、 光声、电流和应变等物理量的测量

⚫ 光纤传感优点： 灵敏度较高；几何形状具有多方面的适应性，可以制成任 意形状的光纤传感器；可以制造传感各种不同物理信息（声、 磁、温度、旋转等）的器件；可以用于高压、电气噪声、高温、 腐蚀、或其它的恶劣环境；而且具有与光纤遥测技术的内在相 容性。 ⚫ 应用： 磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、 光声、电流和应变等物理量的测量

12.1概述 12.1.1光导纤维发展 1970年美国Cornig公司研制成功了传输损耗为20dB/km的 石英玻璃光导纤维，这是光通信史上的一个划时代的贡献， 它使得人类长期以来试图用光长距离传送信息的愿望得以实 现。此后，光导纤维的研制取得了突飞猛进的发展， ● 到1979年，日本已研制出传输损耗仅为0.2dBkm的光导纤 维。与此同时，用于光纤通信的光源（半导体激光器LD,半 导体发光二极管LED等)，接收器件(PIN-PD,APD等)和 其它相关技术也取得了长足的进步。因此，光纤通信技术已 步入实用阶段

12.1 概述 ⚫ 12.1.1 光导纤维发展 ⚫ 1970年美国Cornig公司研制成功了传输损耗为20dB/km的 石英玻璃光导纤维，这是光通信史上的一个划时代的贡献， 它使得人类长期以来试图用光长距离传送信息的愿望得以实 现。此后，光导纤维的研制取得了突飞猛进的发展， ⚫ 到1979年，日本已研制出传输损耗仅为0.2dB/km的光导纤 维。与此同时，用于光纤通信的光源（半导体激光器LD，半 导体发光二极管LED等），接收器件（PIN-PD，APD等）和 其它相关技术也取得了长足的进步。因此，光纤通信技术已 步入实用阶段

在通信中，用光代替电来传输信息，之所以非常优越， 关键在于作为光信息载体的光导纤维本身具有许多优点： 损耗低、传输频带宽、容量大、不受电磁干扰、绝缘性 好、安全防爆、直径细、重量轻、可绕曲、耐腐蚀等。 由于光导纤维具有以上优点，所以很快被应用到了信号 检测领域。 ·利用光导纤维的特性与传输的光学检测技术相结合，近 年来国际上已研制出大量的光导纤维传感器，它们可广 泛应用于工业，农业，生物医学，国防等方面的各种物 理，化学参数的检测，解决了许多从前认为是难以解决， 甚至是不能解决的检测技术难题。因此，作为新型检测 手段的光纤传感器技术得到了世界上许多国家的高度重 视，尤其在近几年来，在实用化方面已得到了飞速发展

⚫ 在通信中，用光代替电来传输信息，之所以非常优越， 关键在于作为光信息载体的光导纤维本身具有许多优点： 损耗低、传输频带宽、容量大、不受电磁干扰、绝缘性 好、安全防爆、直径细、重量轻、可绕曲、耐腐蚀等。 ⚫ 由于光导纤维具有以上优点，所以很快被应用到了信号 检测领域。 ⚫ 利用光导纤维的特性与传输的光学检测技术相结合，近 年来国际上已研制出大量的光导纤维传感器，它们可广 泛应用于工业，农业，生物医学，国防等方面的各种物 理，化学参数的检测，解决了许多从前认为是难以解决， 甚至是不能解决的检测技术难题。因此，作为新型检测 手段的光纤传感器技术得到了世界上许多国家的高度重 视，尤其在近几年来，在实用化方面已得到了飞速发展

。12.1.2光纤传感器技术的发展及其动向 ·在国际上，以美国发展最快，投资大，成果多，许多 项目获得专利。美国光纤传感器消费量以年增长率为 30%的速度增长。全美国市场需要的传感器，1983年 为10亿美元，到1993年将达到26亿美元。今后美国在 光纤传感器方面主要研究： ●光纤传感器系统(FOSS) ●现代数字光纤控制系统(ADOSS) ●光纤陀螺(FOG) ●核辐射监控(NRG) ●飞机发动机监控(AEM) ●民用研究计划(CRP)

⚫ 12.1.2 光纤传感器技术的发展及其动向 ⚫ 在国际上，以美国发展最快，投资大，成果多，许多 项目获得专利。美国光纤传感器消费量以年增长率为 30%的速度增长。全美国市场需要的传感器，1983年 为10亿美元，到1993年将达到26亿美元。今后美国在 光纤传感器方面主要研究： ●光纤传感器系统（FOSS） ●现代数字光纤控制系统（ADOSS） ●光纤陀螺（FOG） ●核辐射监控（NRG） ●飞机发动机监控（AEM） ●民用研究计划（CRP）

● 英国十分重视光纤传感技术，许多研究所和大学都在进行光纤传 感技术的研究，在特殊光纤的研究方面卓有成效。 ● 日本光纤传感技术的研究已制定了庞大的计划，为赶上美国，不 惜投入巨额资金，并计划将光纤传感器用于大型工厂，解决生产 过程的检测、传输和控制问题。 ·自1983年4月在英国伦敦召开第一次国防光纤传感器学术交流会 以后，又分别在法国、美国、日本等国每隔一年半时间召开一次 国际学术会议。 ●我国在1983年由国家科委新技术局在杭州召开了第一次全国性光 纤传感器会议。目前研究工作主要在高校和研究所进行，对一般 物理量如位移，温度，电磁参数等许多量的探测均有报导，也有 部分产品投入市场。 ·今后光纤传感技术的研究工作主要集中于以下几方面： (1)研究光纤传感器专用的特殊光纤。因为仅使用通信光纤制 作光纤传感器有许多不足之处，根据光纤传感器的要求，制作特殊 性能的光纤是发展光纤传感技术的关键

⚫ 英国十分重视光纤传感技术，许多研究所和大学都在进行光纤传 感技术的研究，在特殊光纤的研究方面卓有成效。 ⚫ 日本光纤传感技术的研究已制定了庞大的计划，为赶上美国，不 惜投入巨额资金，并计划将光纤传感器用于大型工厂，解决生产 过程的检测、传输和控制问题。 ⚫ 自1983年4月在英国伦敦召开第一次国防光纤传感器学术交流会 以后，又分别在法国、美国、日本等国每隔一年半时间召开一次 国际学术会议。 ⚫ 我国在1983年由国家科委新技术局在杭州召开了第一次全国性光 纤传感器会议。目前研究工作主要在高校和研究所进行，对一般 物理量如位移，温度，电磁参数等许多量的探测均有报导，也有 部分产品投入市场。 ⚫ 今后光纤传感技术的研究工作主要集中于以下几方面： （1）研究光纤传感器专用的特殊光纤。因为仅使用通信光纤制 作光纤传感器有许多不足之处，根据光纤传感器的要求，制作特殊 性能的光纤是发展光纤传感技术的关键

(2)提高元器件，如光源、探测器、耦合器、偏振 元件、接插件等的性能和稳定性，逐步定型生产，达到 商品化，满足光纤传感技术的要求。 (3)随着单一光纤传感器逐步达到实用程度，进一步 的工作是对于多点监测，遥测，微机联网等光纤传感器 系统的研究。 (4)继续深入对光纤传感技术理论和单元技术的研究， 发展新型原理的光纤传感器，解决漂移，抗干扰等问题， 使尽快实用化。 (5)随着高新技术的不断发展，光纤工艺的不断改进， 以及传感器市场的不断竞争，光纤传感技术一定会取得 惊人的发展

（2）提高元器件，如光源、探测器、耦合器、偏振 元件、接插件等的性能和稳定性，逐步定型生产，达到 商品化，满足光纤传感技术的要求。 （3）随着单一光纤传感器逐步达到实用程度，进一步 的工作是对于多点监测，遥测，微机联网等光纤传感器 系统的研究。 （4）继续深入对光纤传感技术理论和单元技术的研究， 发展新型原理的光纤传感器，解决漂移，抗干扰等问题， 使尽快实用化。 （5）随着高新技术的不断发展，光纤工艺的不断改进， 以及传感器市场的不断竞争，光纤传感技术一定会取得 惊人的发展