傳感器原理與應(yīng)用(下)

1、呂辰剛光纖傳感的調(diào)制特性 光的調(diào)制就是將攜帶信息的信號疊加到載波光波上；完成這一過程的器件叫做調(diào)制器。 非干涉型： 強度調(diào)制光纖傳感器 偏振調(diào)制光纖傳感器 頻率調(diào)制光纖傳感器 干涉型： 相位調(diào)制光纖傳感器 傳感器光學現(xiàn)象被測量光纖干涉型相位調(diào)制光纖傳感器干涉（磁致伸縮）干涉（電致伸縮）Sagnac效應(yīng)光彈效應(yīng)干涉電流、磁場電場、電壓角速度振動、壓力、加速度、位移溫度SM、PMSM、PMSM、PMSM、PMSM、PM非干涉型強度調(diào)制光纖傳感器遮光板遮斷光路半導(dǎo)體透射率的變化熒光輻射、黑體輻射光纖微彎損耗振動膜或液晶的反射氣體分子吸收光纖漏泄膜溫度、振動、壓力、加速度、位移溫度溫度振動、壓力、加速

2、度、位移振動、壓力、位移氣體濃度液位MMMMMMSMMMMMMM偏振調(diào)制光纖傳感器法拉第效應(yīng)泡克爾斯效應(yīng)雙折射變化光彈效應(yīng)電流、磁場電場、電壓、溫度振動、壓力、加速度、位移SMMMSMMM頻率調(diào)制光纖傳感器多普勒效應(yīng)受激喇曼散射光致發(fā)光速度、流速、振動、加速度氣體濃度溫度MMMMMM非干涉型光纖傳感系統(tǒng) 強度調(diào)制傳感 偏振調(diào)制傳感 頻率調(diào)制傳感強度調(diào)制傳感強度調(diào)制傳感 光纖傳感器中光強度調(diào)制是被測對象引起載波光強度變化，從而實現(xiàn)對被測對象進行檢測的方式。光強度變化可以直接用光電探測器進行檢測。 解調(diào)過程主要考慮的是信噪比是否能滿足測量精度的要求。1.微彎效應(yīng) 微彎損耗強度調(diào)制器的原理如圖。當垂

3、直于光纖軸線的應(yīng)力使光纖發(fā)生彎曲時，傳輸光有一部分會泄漏到包層中去。幾種常用的光強調(diào)制技術(shù)幾種常用的光強調(diào)制技術(shù)2.光強度的外調(diào)制 外調(diào)制技術(shù)的調(diào)制環(huán)節(jié)通常在光纖外部，因而光纖本外調(diào)制技術(shù)的調(diào)制環(huán)節(jié)通常在光纖外部，因而光纖本身只起傳光作用。身只起傳光作用。這里光纖分為兩部分：發(fā)送光纖和這里光纖分為兩部分：發(fā)送光纖和接收光纖。兩種常用的調(diào)制器是反射器和遮光屏。接收光纖。兩種常用的調(diào)制器是反射器和遮光屏。強度調(diào)制傳感 強度調(diào)制型光纖傳感器的關(guān)鍵是信號功率與噪聲功率之比要足夠大。 光源與光纖、光纖和轉(zhuǎn)換器之間的機械部分引起的光耦合隨外界影響的變化；調(diào)制器本身隨溫度和時間老化出現(xiàn)的漂移；光源老化引起的

4、強度變化以及探測器的響應(yīng)隨溫度的變化。受激散射受激散射距離 z = TV / 2 T : 兩倍定點距離光傳播時間V : 光纖中光速傳輸光信號入射光脈沖散射光后向散射光纖芯距離：z光學系統(tǒng)耦合器件光學系統(tǒng)光學系統(tǒng)信號處理放大器示波器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)被測光纖光源光檢測器OTDR系統(tǒng)的系統(tǒng)的基本結(jié)基本結(jié)構(gòu)構(gòu) Rayleigh 散射（散射（它是半徑比光或其他電磁輻射的波長小很多的微小顆粒它是半徑比光或其他電磁輻射的波長小很多的微小顆粒對入射光束的散射對入射光束的散射） 脈沖信號在光纖中傳送，由于光纖本身的散射特性，很弱的脈沖信號在光纖中傳送，由于光纖本身的散射特性，很弱的后向散射信號會返回后向散射信號會返

5、回OTDR，OTDR收到散射信號后會根據(jù)收到散射信號后會根據(jù)散射信號的強弱計算出光纖的衰減特性。這是散射信號的強弱計算出光纖的衰減特性。這是OTDR測量衰測量衰減的原理。減的原理。 OTDR利用瑞利散射進行光纖衰減測試利用瑞利散射進行光纖衰減測試 (dB/Km)SourceRay of lightSilica particlesOTDR基本原理：散射與反射基本原理：散射與反射Fresnel Fresnel 背向反射背向反射 起源于折射率的突變例如：起源于折射率的突變例如： (玻璃玻璃/空氣空氣)如：光纖斷裂如：光纖斷裂, 機械連接等機械連接等 在在OTDR曲線上可以看到曲線上可以看到“刺狀刺狀

6、”峰峰 OTDR收到回波信號后會根據(jù)回波時間計算出斷點與接頭的收到回波信號后會根據(jù)回波時間計算出斷點與接頭的距離，這是距離，這是OTDR測距原理。測距原理。 UPC 反射的典型值反射的典型值 -55dB ， APC -65dB ( ITU標準標準) OTDR曲線示例：曲線示例：入射光波長Rayleigh散射Brillouin 散射Raman 散射(Anti-stokes)Raman 散射(stokes)波長光強波長漂移量光強差OTDR的種類BOTDR：用于應(yīng)變傳感的分布式測量：用于應(yīng)變傳感的分布式測量BOTDR : Brillouin中心波長漂移量和應(yīng)變有關(guān) B() = B(0)(1+C)BO

7、TDR的應(yīng)用：的應(yīng)用：ROTDR：分布式溫度檢測：分布式溫度檢測ROTDR : Raman光強差和溫度有關(guān) Ia/Isexp(-hckT)ROTDR的應(yīng)用：的應(yīng)用：偏振調(diào)制傳感偏振調(diào)制傳感v0HE只有橫波才有偏振現(xiàn)象只有橫波才有偏振現(xiàn)象振動面振動面：光矢量：光矢量E E與傳播方向組成的平面。與傳播方向組成的平面。偏振態(tài)偏振態(tài): : 光矢量在與光傳播方向垂直平面內(nèi)的光矢量在與光傳播方向垂直平面內(nèi)的 振動狀態(tài)。振動狀態(tài)。線偏振光E播播傳傳方方向向振振動動面面面對光的傳播方向看面對光的傳播方向看線偏振光圓偏振光橢圓偏振光部分偏振光 A2OExyA1xyOEAAExyOAA自然光自然光沒有優(yōu)勢方向沒有

8、優(yōu)勢方向自然光的分解自然光的分解一束自然光可分解為兩束振動方向相互垂直的、一束自然光可分解為兩束振動方向相互垂直的、等幅的、不相干的線偏振光。等幅的、不相干的線偏振光。 光纖偏振傳感主要有三部分： 起偏器：將非偏振光變成偏振光 偏振調(diào)制器：常利用電光、磁光、光彈等物 理效應(yīng)改變偏振狀態(tài)（傳感部分） 檢偏器：檢測偏振態(tài)的改變 從自然光（非偏振光）產(chǎn)生偏振光的途徑1. 反射和折射2. 二向色性（偏振片）3. 晶體的雙折射1n2ni r 自然光自然光部分部分偏振光偏振光部分部分偏振光偏振光反射和折射過程會使入射的自然光一定程度的偏振化反射和折射過程會使入射的自然光一定程度的偏振化 反射光的偏振化程度

9、和入射角有關(guān)，當入射反射光的偏振化程度和入射角有關(guān)，當入射角等于某一角等于某一特定值特定值i0且滿足且滿足120nni tg這時反射光成為線偏振光這時反射光成為線偏振光0ir1n2n自然光自然光線偏振光線偏振光部分偏振光部分偏振光0i起偏振角起偏振角布儒斯特角布儒斯特角布儒斯特定律布儒斯特定律20 ri 反射光強度較小，通常不被利用；透射光的光強較大，但又不是完全線偏振光，實際采用玻璃堆的方法可以解決該問題。i0(接近線偏振光接近線偏振光)玻璃片堆玻璃片堆 某些物質(zhì)能吸收某一方向的光振動 , 而只讓與這個方向垂直的光振動通過, 這種性質(zhì)稱二向色性。（在微觀領(lǐng)域，分子的光吸收率不是一個標量，而是

10、具有一定的方向性。宏觀上吸收的二向色性表現(xiàn)為吸收系數(shù)具有方向性。） 偏振片偏振片 ：涂有二向色性材料的透明薄片。 （它是利用聚乙烯醇塑膠膜制成，它具有梳狀長鏈形結(jié)構(gòu)分子，這些分子平行排列在同一方向上，此時膠膜只允許垂直于排列方向的光振動通過，因而產(chǎn)生線偏振光） 起起 偏偏021I偏振化方向偏振化方向0I起偏器起偏器0I自然光入射自然光入射偏振片偏振片021II 偏振片偏振片20cosII 0I線偏振光入射線偏振光入射I0I3. 晶體雙折射起偏晶體雙折射起偏一一. . 雙折射現(xiàn)象雙折射現(xiàn)象 對于各向異性晶體，一束對于各向異性晶體，一束光射入晶體后，可以觀察光射入晶體后，可以觀察到有兩束折射光（到

11、有兩束折射光（o光和光和e光）的現(xiàn)象。光）的現(xiàn)象。n1n2irore(各向異各向異性媒質(zhì)性媒質(zhì))自然光自然光o光和e光是振動方向垂直的線偏振光線偏振光AB光軸光軸102晶體的光軸晶體的光軸-晶體中的一個方向，沿該方向傳播時，o光和e光不分開，傳播速度相等?！肮廨S光軸”是一是一特殊的特殊的“方向方向”, ,不是指一條直線。不是指一條直線。單軸晶體單軸晶體：只有一個光軸的晶體：只有一個光軸的晶體光軸光軸AEeBEOFF平行光垂直入射平行光垂直入射,光軸在入射光軸在入射面內(nèi)面內(nèi),光軸垂直于晶體表面光軸垂直于晶體表面光軸光軸AEOeBFEF平行光垂直入射，光軸平行光垂直入射，光軸在入射面內(nèi)在入射面內(nèi),

12、光軸與晶體光軸與晶體表面斜交表面斜交.光光光光雙雙折折射射方解石方解石 晶體晶體光光光光雙雙折折射射方解石方解石 晶體晶體光光光光雙雙折折射射方解石方解石 晶體晶體光光光光雙雙折折射射方解石方解石 晶體晶體平行光垂直入射，光軸在入平行光垂直入射，光軸在入射面內(nèi)，光軸平行晶體表面射面內(nèi)，光軸平行晶體表面光軸光軸AEeBFEFO00()eeLn dn dnn d dnneo)(dnneo)(21P2P eoddnneo)(2cos1AAe1P2P1AeAoAsin1AAo1P2PeAoA1AoA2eA2dnneo)(2光纖傳感器中的偏振調(diào)制器常利用電光、磁光、光彈等物理效應(yīng)。 克爾效應(yīng)（電光）：電

13、場強度 光彈效應(yīng)（彈光）：應(yīng)力變化 法拉利效應(yīng)（磁光）：磁場強度l2P1Peo2oennkE檢偏器檢偏器2P起偏器起偏器1PFFeokpnneo檢偏器檢偏器2P起偏器起偏器1PBB能產(chǎn)生旋光現(xiàn)象的物質(zhì)：如石英晶體、糖溶液等能產(chǎn)生旋光現(xiàn)象的物質(zhì)：如石英晶體、糖溶液等LABlll（溶液）（溶液）（固體）（固體）外加磁感強度為外加磁感強度為B的磁場的磁場,使某些不具旋光性的使某些不具旋光性的物質(zhì)產(chǎn)生旋光現(xiàn)象物質(zhì)產(chǎn)生旋光現(xiàn)象.VlBV叫韋爾代常量叫韋爾代常量線偏振光通過帶磁性的線偏振光通過帶磁性的物體時，其偏振光面發(fā)物體時，其偏振光面發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象稱為生偏轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象稱為法拉第磁光效應(yīng)法拉第磁光效

14、應(yīng)頻率調(diào)制光纖（學）傳感 光纖光柵傳感 光纖DBR激光傳感 多普勒效應(yīng)傳感光纖光纖折射率變化部分折射率變化部分1978年，K.O.Hill等人首先發(fā)現(xiàn)攙鍺(Ge)光纖的折射率能夠在某些波長的光照射下發(fā)生周期性的永久性改變，人們很快意識到可以利用這種特性在光纖中制作光纖光柵，這成為光纖光柵研究的起點。1989年，G.Meltz等人首次采用全息干涉法，制出第一支布拉格諧振波長位于通信波段的光纖光柵，從此推動了光纖光柵的巨大發(fā)展。目前光纖光柵在光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域內(nèi)均引起了革命性的變化。憑其諸多優(yōu)點，使許多復(fù)雜的全光通信和傳感網(wǎng)絡(luò)成為可能，也就越發(fā)顯示出它在信息領(lǐng)域的重要地位。effn20Wave

15、lengthIntensity入射光反射光傳輸光信號WavelengthReflectionWavelengthTransmission折射率的周期性調(diào)制纖芯工作原理vFiber Bragg Gratings（FBG ）包括某一長度的特殊光纖，這些光纖以微米級的精確度經(jīng)過蝕刻，使某一種波長的光通過光纖時產(chǎn)生獨特的反射。在一根單模光纖上放置多個FBG，可實現(xiàn)分布式光纖傳感效應(yīng)AQ4315AQ4315ASE ASE 寬帶光源寬帶光源FBGFBG傳感器傳感器光環(huán)行器光環(huán)行器FB200FB200波長監(jiān)控器波長監(jiān)控器2 23 31 1FBGFBG傳感器傳感器波長波長1 1波長波長2 2FB200Meas

16、urandfieldM(z,t)M(zj,t)zM(t)FiberSensitizedregions1） 內(nèi)部寫入法內(nèi)部寫入法內(nèi)部寫入法又稱駐波法。內(nèi)部寫入法又稱駐波法。Hill早在早在1978年，用圖年，用圖1所示的實驗裝置制作了所示的實驗裝置制作了歷史上第一個布拉格光纖光柵。歷史上第一個布拉格光纖光柵。 將波長將波長488nm的單模氬離子激光從一個的單模氬離子激光從一個端面耦合輸入到鍺摻雜光纖中。從光纖中返回的光經(jīng)過分光器，由光電探端面耦合輸入到鍺摻雜光纖中。從光纖中返回的光經(jīng)過分光器，由光電探測器測器1監(jiān)測監(jiān)測,而透射光則由光電探測器而透射光則由光電探測器2接收。經(jīng)過光纖另一端面反射鏡的

17、接收。經(jīng)過光纖另一端面反射鏡的反射，使光纖中的入射和反射激光相干涉形成駐波。由于纖芯材料具有光反射，使光纖中的入射和反射激光相干涉形成駐波。由于纖芯材料具有光敏性，其折射率發(fā)生相應(yīng)的周期性變化，于是形成了與干涉周期一樣的立敏性，其折射率發(fā)生相應(yīng)的周期性變化，于是形成了與干涉周期一樣的立體折射率光柵。已測得其反射率可達體折射率光柵。已測得其反射率可達90以上，反射帶寬小于以上，反射帶寬小于200MHz。此方法是早期使用的。由于實驗要求在特制鍺摻雜光纖中進行，要求鍺含此方法是早期使用的。由于實驗要求在特制鍺摻雜光纖中進行，要求鍺含量很高，芯徑很小，因此，其實用性受到限制。量很高，芯徑很小，因此，其

18、實用性受到限制。 光光 電電 探探 測測 器器 1 單單 模模 氬氬 離離 子子 激激 光光 光光 電電 探探 測測 器器 2 光光 纖纖 光光 柵柵 吸吸 收收 材材 料料 2） 全息干涉法全息干涉法全息干涉法又稱外側(cè)寫入法，如圖全息干涉法又稱外側(cè)寫入法，如圖2示，用準分子激光干涉的方法，示，用準分子激光干涉的方法，Meltz等人首次制作了橫向側(cè)面曝光的光纖光柵。用兩束相干紫外光束在等人首次制作了橫向側(cè)面曝光的光纖光柵。用兩束相干紫外光束在摻鍺光纖的側(cè)面相互干涉，利用光纖材料的光敏性形成光纖光柵。可見，摻鍺光纖的側(cè)面相互干涉，利用光纖材料的光敏性形成光纖光柵?？梢姡ㄟ^改變?nèi)肷涔獠ㄩL或兩相干

19、光束之間的夾角，可以改變光柵常數(shù)，獲通過改變?nèi)肷涔獠ㄩL或兩相干光束之間的夾角，可以改變光柵常數(shù)，獲得所需的光纖光柵。這種光柵制造方法采用多脈沖重復(fù)曝光技術(shù)，光柵得所需的光纖光柵。這種光柵制造方法采用多脈沖重復(fù)曝光技術(shù)，光柵性質(zhì)可以精確控制，但是容易受機械震動和溫度漂移的影響，并且不易性質(zhì)可以精確控制，但是容易受機械震動和溫度漂移的影響，并且不易制作具有復(fù)雜截面的光纖光柵。制作具有復(fù)雜截面的光纖光柵。柱柱 狀狀 透透 鏡鏡 柱柱 狀狀 透透 鏡鏡 反反 射射 鏡鏡 反反 射射 鏡鏡 分分 光光 鏡鏡 U V 光光 光光 源源 光光 譜譜 分分 析析 儀儀 3） 相位掩模法相位掩模法相位掩模板（相

20、位掩模板（Phase Mask）是衍射光學元件，用以將入射光束一分為）是衍射光學元件，用以將入射光束一分為二二+1級和級和-1級衍射光束，它們的光功率電平相等，兩束激光相干涉并級衍射光束，它們的光功率電平相等，兩束激光相干涉并形成明暗相間條紋，在相應(yīng)的光強作用下纖芯折射率受到調(diào)制。相位形成明暗相間條紋，在相應(yīng)的光強作用下纖芯折射率受到調(diào)制。相位掩模板是一個在石英襯底上刻制的相位光柵，它可以用全息曝光或電掩模板是一個在石英襯底上刻制的相位光柵，它可以用全息曝光或電子束蝕刻結(jié)合反應(yīng)離子束蝕刻技術(shù)制作。它具有抑制零級，增強一級子束蝕刻結(jié)合反應(yīng)離子束蝕刻技術(shù)制作。它具有抑制零級，增強一級衍射的功能。因

21、此，對光源的相干性要求不高，簡化了光纖光柵的制衍射的功能。因此，對光源的相干性要求不高，簡化了光纖光柵的制造系統(tǒng)，其主要缺點是不同造系統(tǒng)，其主要缺點是不同Bragg波長要求不同的相位掩模板，并且，波長要求不同的相位掩模板，并且，相位掩模板的價錢較貴。該方法大大簡化了光纖光柵的制作過程，是相位掩模板的價錢較貴。該方法大大簡化了光纖光柵的制作過程，是目前寫入光柵常用的一種方法。目前寫入光柵常用的一種方法。U V光光 P Mh P h a s e M a s k 光光 纖纖 0 級級 光光 束束 - 1 級級 + 1 級級 光纖光柵信號解調(diào)光纖光柵信號解調(diào)1、利用光譜儀進行反射波長的掃描；2、通過匹

22、配光柵法檢測光纖光柵反射波長；3、利用“可調(diào)諧法布里-珀羅腔”方法掃描檢測 光纖光柵的反射波長；4、利用衍射光柵和線陣CCD來同時探測多個光纖光柵反射波長的移動利用光譜儀進行反射波長的掃描利用光譜儀進行反射波長的掃描3dB CouplerBBSOPMFBG2FBG1（a） （b）（c） （d）匹配光柵法檢測光纖光柵反射波長可調(diào)諧法-珀腔法檢測光纖光柵反射波長CirculatorFBG 1FBG nPCLightsourceF-PfilterPhotodetector D/AconverterA/DconverterClockCounter衍射光柵和CCD檢測光纖光柵反射波長采用 VPG（透射式

23、相位光柵）將注入光衍射，采用CCD探測器陣列進行探測；探測器陣列同時測量，無需掃描，可以確保高速采樣，并確保信號的同時性應(yīng)用范圍 火警監(jiān)測結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測歐盟歐盟Corinth RiftCorinth Rift實驗室實驗室3F-corinth 3F-corinth 項目項目希臘希臘TrizoniaTrizonia島島300m300m深井深井50m50m范圍連續(xù)測量范圍連續(xù)測量靜態(tài)應(yīng)變測量靜態(tài)應(yīng)變測量地震監(jiān)測地震監(jiān)測 橋跨布置：橋跨布置：63m+257m+648m+257m+63m63m+257m+648m+257m+63m 2003 200320042004年年 布設(shè)了布設(shè)了397397個光纖光柵

24、應(yīng)變和溫度傳感器（溫度測量個光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器（溫度測量225225，吊桿，吊桿1414， 主墩護筒主墩護筒8787，試驗樁，試驗樁1111，基樁鋼筋籠，基樁鋼筋籠6060）南京長江第三大橋南京長江第三大橋01211(1)()2xyxynnnppE,2x yx yn200()()xyxyxyxyCnnvvvn 00 xyxyxyCnnn()Kfcossin()bbiiiE Et Mt范例：多普勒效應(yīng)傳感 多普勒（Christian Doppler） 多普勒是奧地利物理學家和數(shù)學家.他于1842年首先發(fā)現(xiàn)了這種效應(yīng).為了理解這一現(xiàn)象，就需要考察火車以恒定速度駛近時，汽笛發(fā)出的聲波在傳播時的

25、規(guī)律.其結(jié)果是聲波的波長縮短，好象波被壓縮了.因此，在一定時間間隔內(nèi)傳播的波數(shù)就增加了，這就是觀察者為什么會感受到聲調(diào)變高的原因；相反，當火車駛向遠方時，聲波的波長變大，好象波被拉伸了. 因此，聲音聽起來就顯得低沉. 假定波源、接收端在同一直線上運動 1. 波源相對于介質(zhì)的運動速度為vs 2. 接收端相對于介質(zhì)的運動速度為vR 3. 波在介質(zhì)中傳播的速度為u 4. 波源的頻率fs (單位時間內(nèi)波源振動的次數(shù)或發(fā)出的完整波數(shù)) 5. 接收端接收到的頻率fR (是接收端在單位時間內(nèi)接受到的振動數(shù)或完整波數(shù)) 相對于媒質(zhì)、波源和觀察者都不動的情況波長0 是波源相對于媒質(zhì)靜止時，單位時間波在媒質(zhì)中傳播

26、距離。Rfsf 0 u波源不動,觀察者以速度 相對于介質(zhì)運動0svvRvRvRRRvufsfusRRRfuvuvufsRRfuvufsRRfuvufRv觀察者不動,波源以速度 相對于介質(zhì)運動svufRsssssfvuTvuTSsvssTvvR=00suTSssTvsvssRfvuuufssRfvuufssRfvuuf觀察者相對于介質(zhì)運動:sRRfuvufssRfvuuf波源相對于介質(zhì)運動:ssRRfuvuf觀察者和波源同時相對于介質(zhì)運動0svvR如果波源和觀察者是沿著它們連線的垂直方向運動,則s = R,即沒有多普勒效應(yīng)發(fā)生如果波源和觀察者的運動是任意方向的,那只要將速度在連線上的分量代入公式

27、即可.ssxRxRfvuvuf 電磁波的多普勒效應(yīng) 電磁波（光波）可以在真空中傳播，真空中不存在介質(zhì)，只需要考察光源與觀測者之間的相對運動，需要根據(jù)相對論確定其多普勒效應(yīng)的頻率變化關(guān)系。sRfcucuf)cos1/(122多普勒效應(yīng)的應(yīng)用交通警向行進中的車輛發(fā)射頻率已知的電磁波，通常是紅外線，同時測量反射波的頻率，根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度裝有多普勒測速儀的警車有時就停在公路旁，在測速的同時把車輛牌號拍攝下來，并把測得的速度自動打印在照片上醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度這種方法俗稱“彩超”，可以

28、檢查心臟、大腦和眼底血管的病變。多普勒效應(yīng)的應(yīng)用激光多普勒流速儀（簡稱LDA），是研究流體流動的強有力的手段。 多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1 在空氣動力學方面，用于研究風洞里速度分布；2 湍流的研究；3 燃燒的研究，火焰速度分布的實用技術(shù)；4 生物學顯微測量，研究生物系統(tǒng)狹窄流道內(nèi)的流動分布；5 固體表面的速度測量 2 1激 光 器光 電 探 測 器分 光 板反 射 板 干涉型光纖傳感系統(tǒng) 相位調(diào)制：相位調(diào)制：通過被測能量場的作用，使能量場中的一段敏感單模光纖內(nèi)傳播的光波發(fā)生相位變化，利用干涉測量技術(shù)把相位變化變換為振幅變化，再通過光電探測器進行檢測。 實現(xiàn)相位調(diào)制的物理效應(yīng) 1. 應(yīng)力應(yīng)變效應(yīng) 光纖受到縱向（軸向）的機械應(yīng)力作用時，將產(chǎn)生三個主要的物理效應(yīng)，導(dǎo)致光纖中光相位的變化： 光纖的長度變化光纖的長度變化應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)變效應(yīng) 光纖芯的直徑變化光纖芯的直徑變化泊松效應(yīng)泊松效應(yīng) 光纖芯的折射率變化光纖芯的折射率變化光彈效應(yīng)光彈效應(yīng)實現(xiàn)相位調(diào)制的物理效應(yīng)2. 熱脹冷縮效應(yīng) 在所有干涉型光纖傳感器中，光纖中傳播 光的相位響應(yīng)都是與待測場中光纖的長度L成正比。這個待測場可以是變化的溫度T。 由于干涉型光纖傳感器中的信號臂光纖可以足夠長，因此信號光纖對溫度變化有很高的靈敏度。