光纤传感器74618PPT学习教案

1、会计学1光纤传感器光纤传感器74618第四章 光电信息技术2光输入光输入光输出光输出变形器变形器多模光纤多模光纤L第1页/共28页第四章 光电信息技术3qztDzfsin)()(q/2222/)(2/)(sin)(41LqLqLtKD4.4.1-2 第2页/共28页第四章 光电信息技术4KLq第3页/共28页第四章 光电信息技术5laalnnlll)(第4页/共28页第四章 光电信息技术6光源探测器信号臂信号臂参考臂参考臂3dB(a) 迈克尔逊干涉仪 光源信号臂信号臂参考臂参考臂3dB探测器3dB(b) 马赫-陈德尔干涉仪光源探测器传输光纤传输光纤3dBM1M2自聚焦透镜自聚焦透镜 (c) 斐

2、索干涉仪图4.4.1-2 双光束光纤干涉仪第5页/共28页第四章 光电信息技术7ststiEE)(exp101rtiEEexp202)exp()exp()(exp2010tiiEtsiEErs)(cos10rstskII 这样，可将相位变化转换为强度变化，可以获得被测信号的大小。这样，可将相位变化转换为强度变化，可以获得被测信号的大小。 第6页/共28页第四章 光电信息技术8I IFBGFBG反射谱反射谱BBI I输入谱输入谱I IFBGFBG透射谱透射谱BB第7页/共28页第四章 光电信息技术9effBn22/1212 nnLBBBnLR2maxtanh第8页/共28页第四章 光电信息技术1

3、0effeffBnn22第9页/共28页第四章 光电信息技术11LLnB12BBBLn212第10页/共28页第四章 光电信息技术12lHVd第11页/共28页第四章 光电信息技术13 P2 WP 探测器1探测器2I1I2光源光纤光纤I P1RIH2第12页/共28页第四章 光电信息技术14IRlVd2RNl2INVd第13页/共28页第四章 光电信息技术15)4/(cos201 II)4/(sin202 II21211sin21IIII第14页/共28页第四章 光电信息技术16第15页/共28页第四章 光电信息技术17脉冲激光光源后向散射回波传感光纤3dB光电检测与信号处理系统第16页/共2

4、8页第四章 光电信息技术18ZenNASPZPZsintd8)(3)(d2212ZZDZZDZZPZtZtssZtdd)(dd)(2exp)(2d)(dd)(2expd)(d000SPWvnNADing212)(163第17页/共28页第四章 光电信息技术19相对回波光功率初始脉冲作用点终端费涅尔回波长度Z第18页/共28页第四章 光电信息技术202/dgWvZ 0将产生自发后向喇曼散射，包括两条谱线，一条波长为将产生自发后向喇曼散射，包括两条谱线，一条波长为 0，称为称为。另一条波长为。另一条波长为 0，称为，称为。反斯托克斯线光强与斯托克斯。反斯托克斯线光强与斯托克斯 线光强之比为线光强之

5、比为 4.4.1-21)/exp()(4kThcIITRsassas 由上式可见，自发后向喇曼散射中反斯托克斯线光强与斯托克斯线光强之比仅是光介质所处温度的函数，随着环境温度的升高比值呈指数规律增加。由上式可见，自发后向喇曼散射中反斯托克斯线光强与斯托克斯线光强之比仅是光介质所处温度的函数，随着环境温度的升高比值呈指数规律增加。 第19页/共28页第四章 光电信息技术21探测器光源被测面被测面传输光纤传输光纤接收光纤接收光纤第20页/共28页第四章 光电信息技术22被测面传输光纤接收光纤传输光纤像da2r第21页/共28页第四章 光电信息技术23)tan(sin1NATTad2/反射光进入接受

6、光纤；反射光进入接受光纤；当当 Trad2/ )2( 时，两光纤的耦合最强，接收光。时，两光纤的耦合最强，接收光。强达到最大值。此时输入光纤的像发出的光锥完全覆盖接收光纤端面强达到最大值。此时输入光纤的像发出的光锥完全覆盖接收光纤端面. 在线性近似条件下，可得到交叠面积与光纤芯面积之比为在线性近似条件下，可得到交叠面积与光纤芯面积之比为 4.4.2-1 rrr1cossin11cos111第22页/共28页第四章 光电信息技术24adT 222dTrraF2004006000510F/%d/md=320mF=7.2%第23页/共28页第四章 光电信息技术25)0 ,(I)(exp)0 ,(),(xIxIggEhh 本征吸收时电子从导带跃迁到价带的形式有两种，即间接跃迁与直接跃迁，这由半导体材料的能带结构所决定。本征吸收时电子从导带跃迁到价带的形式有两种，即间接跃迁与直接跃迁，这由半导体材料的能带结构所决定。GaAs半导体是典型的直接跃迁材料，当光子能量半导体是典型的直接跃迁材料，当光子能量hv大于材料的禁带宽度大于材料的禁带宽度Eg时，吸收系数可以写成：时，吸收系数可以写成： 4.4.2-42/1)(gEhA第24页/共28页第四章 光电信息技术26tbatEtEgg2)0()(透过率T01.00 .5 g /nm光源辐射谱T(,t)t1t2t1