光纖傳感技術(shù).ppt

1、2020/8/3,第八章,光纖傳感技術(shù),2020/8/3,內(nèi)容提要,8.1前言 8.2強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器 8.3相位調(diào)制型光纖傳感器 8.4頻率調(diào)制型光纖傳感器 8.5波長(zhǎng)調(diào)制型光纖傳感器 8.6偏振態(tài)調(diào)制 8.7特種光纖簡(jiǎn)介 8.8光纖傳感器的發(fā)展趨勢(shì),2020/8/3,光纖傳感器的原理 光纖傳感器的特點(diǎn) 光纖傳感器的分類(lèi) 光纖傳感器的應(yīng)用,8.1前言,2020/8/3,表征光波的特 征參量因外界 因素的作用而 間接或直接地 發(fā)生變化，從 而可將光纖用 作傳感元件來(lái) 探測(cè)各種物理 量。,圖1 光纖傳感原理示意圖, 光纖傳感器的原理,2020/8/3, 光纖傳感器的特點(diǎn) 與傳統(tǒng)的傳感器相比，

2、光纖傳感器的主要 特點(diǎn)： 抗電磁干擾，電絕緣，耐腐蝕，本質(zhì)安全 重量輕、體積小、外形可變 對(duì)被測(cè)介質(zhì)影響較小,靈敏度高 便于復(fù)用，便于成網(wǎng) 測(cè)量對(duì)象廣泛,成本低,2020/8/3, 光纖傳感器的分類(lèi) 一般分為兩大類(lèi)： 功能性傳感器 利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件 又稱(chēng)傳感型光纖傳感器，采用單模光纖 非功能性傳感器 光纖僅作為傳光介質(zhì)，需借助其它敏感元件 又稱(chēng)傳光型光纖傳感器，常用多模光纖,2020/8/3,根據(jù)光調(diào)制手段的不同，光纖傳感器 又可分為： 強(qiáng)度調(diào)制型 相位調(diào)制型 偏振態(tài)調(diào)制型 頻率調(diào)制型 波長(zhǎng)調(diào)制型,2020/8/3, 光纖傳感器的應(yīng)用 光纖傳感器可以探測(cè)的物理量很多，可以探

3、 測(cè)位移、壓力、溫度、流量、速度、加速度、 振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、彎曲、應(yīng)變、磁場(chǎng)、電壓、電流 以及化學(xué)量、生物醫(yī)學(xué)量等等，其中有的傳感 器已形成商品，可供實(shí)際應(yīng)用。,2020/8/3,8.2 強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器 原理和實(shí)現(xiàn)手段 光強(qiáng)度的外調(diào)制技術(shù) 光強(qiáng)度的內(nèi)調(diào)制技術(shù) 補(bǔ)償技術(shù),2020/8/3,1、原理和實(shí)現(xiàn)手段 原理 以被測(cè)對(duì)象所引起的光強(qiáng)度變化，來(lái) 實(shí)現(xiàn)被測(cè)對(duì)象的監(jiān)測(cè)和控制 實(shí)現(xiàn)手段 利用發(fā)送、接受光纖的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 利用光纖對(duì)光波的吸收特性 利用折射率的改變 利用在兩相位光纖間的倏逝場(chǎng)耦合 利用光纖微彎效應(yīng),2020/8/3,2、光強(qiáng)度的外調(diào)制技術(shù) 光纖本身只起傳光作用,分反射式和折射式兩種方式來(lái)

4、討論。,反射式光強(qiáng)調(diào)制 圖2所示， 接受 的光強(qiáng)將隨物體 距光纖探頭端面 的距離而變化。 通過(guò)測(cè)出反射強(qiáng)度，可知物距的變 化。,圖2 天線型光纖傳感器,2020/8/3,如果反光物體 相當(dāng)于平面 鏡，如圖4所 示，反射耦合 到光纖的光能 與光纖輸出光 能比為：,圖4平面反射鏡耦合情況,2020/8/3,如果反射面是由 不同曲率半徑的 凸面，實(shí)驗(yàn)測(cè)得 的返回光強(qiáng)與測(cè) 量距離的關(guān)系曲 線如圖5所示。,圖5 返回光強(qiáng)與測(cè)距的關(guān)系,2020/8/3,圖6所示是反射體 表面粗糙度R max 與受光量的關(guān)系。 可知，表面粗糙度 大時(shí)，受光量小， 但當(dāng)表面粗糙度小 于1m時(shí)，受光量 基本上不受粗糙度 的影響

5、。,圖6 表面粗糙度與受光量的關(guān)系,2020/8/3,遮光式光強(qiáng)調(diào)制 圖7a為移動(dòng)式光纖光調(diào)制模型 。 圖7b為動(dòng)光閘式光強(qiáng)度調(diào)制器。,圖7 遮光式 光強(qiáng)度調(diào)制,2020/8/3,實(shí)際應(yīng)用中可采用光纖束結(jié)構(gòu)：光纖的粗細(xì) 不同，排列方式也不同，如圖3所示。這種傳感 器一般均用大數(shù)值孔徑的粗光纖，以提高光強(qiáng) 的耦合效率。,圖3 光纖排列方式,2020/8/3,3、光強(qiáng)度的內(nèi)調(diào)制技術(shù) 光纖本身特性的發(fā)生改變 折射率調(diào)制 一般纖芯和包層 具有不同的折射 率溫度系數(shù)，導(dǎo) 致對(duì)溫度的響應(yīng) 不同。,圖9 溫度變化引起的傳輸損耗,2020/8/3,圖10是反射系數(shù)式 強(qiáng)度型光纖傳感器 原理圖，其工作原 理是用

6、光纖光強(qiáng)反 射系數(shù)的改變(介質(zhì) 由于壓力或溫度的 變化 折射率 反 射系數(shù))來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)透 射光強(qiáng)的調(diào)制。,圖10 反射系數(shù)式強(qiáng)度型光纖傳感器,2020/8/3,某種特選的膨化材料在潮濕的空氣中會(huì)發(fā)生膨脹 并由于附加了水分子而表現(xiàn)出折射率的減小。利用這 種效應(yīng)，可以制成簡(jiǎn)單、快速響應(yīng)和高靈敏度的光纖 濕度傳感器。 該種傳感器的感 應(yīng)主部的包層由 PVA, Starch, PVDF三種材料 以3:3:2制成。 圖 基于折射率改變的濕度傳感 器的感應(yīng)主部,2020/8/3,圖 感應(yīng)主部在兩種不同的環(huán)境中的傳光情況,2020/8/3,倏逝波耦合調(diào)制 如圖11所示，d,L或n稍變化，光探測(cè)器的接受光 強(qiáng)就

7、有明顯的變化。據(jù)此，可制成水聽(tīng)器。,圖11 倏逝場(chǎng)光纖傳感器,2020/8/3,圖12所時(shí)是透射式光纖受抑全內(nèi)反射傳感器，當(dāng) 一根光纖固定，另一光纖隨外界因素而移動(dòng)，耦 合效率會(huì)隨兩光纖端面間距而改變，測(cè)出光強(qiáng)， 即可求得 光纖端面 位移量的 大小。,圖12 透射式光纖受抑全內(nèi)反射傳感器見(jiàn)圖,2020/8/3,微彎效應(yīng)光強(qiáng)度調(diào)制 微彎作用導(dǎo)致光纖內(nèi)發(fā)生模式間的耦合，這些耦合 模變成輻射模，泄漏到包層中去。,圖15 光纖微彎傳感器示意圖,2020/8/3,是導(dǎo)模和輻射模的傳輸常數(shù)差。當(dāng)波紋周期滿足 (8.4)時(shí)， 相位失配為零，模間耦和達(dá)最佳。因此，波紋 的最佳周期決定于光纖的模式性能。,圖16

8、光纖微彎調(diào)制器,波紋周期,2020/8/3,T是光纖傳輸系數(shù),x是板的位移,p是壓力,上式即是調(diào)制系數(shù)的表達(dá)式。 光纖性能確定，是個(gè)精確的 光學(xué)常數(shù)。 微彎傳感器的機(jī)械設(shè)計(jì)確定。,2020/8/3,聚合物光纖的直徑較大，對(duì)其采用橫向切 槽技術(shù)后，可得到光線在光纖彎曲時(shí)的傳輸情 況如圖所示，以此制成傳感器可測(cè)量應(yīng)變。,2020/8/3,8.2 相位調(diào)制型光纖傳感器 傳感機(jī)理： 通過(guò)被測(cè)能量場(chǎng)的作用，使能量場(chǎng)中的一段 敏感的單模光纖內(nèi)傳播的光波發(fā)生相位的改變， 在用干涉測(cè)量技術(shù)把相位轉(zhuǎn)換為振幅的變化，從 而還原所監(jiān)測(cè)的物理量。 主要特點(diǎn)： 靈敏度高，可以檢測(cè)出小至10-7 rad的相位 變化 靈活

9、多樣，探頭的幾何形狀可按需要設(shè)計(jì),2020/8/3,對(duì)象廣泛，可用于所有影響光程的物理量 傳感 采用單模光纖，獲得較好的干涉效應(yīng) 幾種光纖干涉儀的討論 根據(jù)傳統(tǒng)的光學(xué)干涉原理，目前已研制成 邁克爾遜式、馬赫-澤德式、法布里-珀羅式全 光纖干涉儀以及光纖環(huán)形腔干涉儀等，并且都 已用于光纖傳感。下面分別予以介紹。,2020/8/3,1、邁克爾遜光纖干涉儀 邁克爾遜光纖干涉儀是一種雙光束干涉儀。 如圖21所示，該種干涉儀用了一個(gè)定向耦合器， 其中一根光纖 作為參考臂， 另一根作為 傳感臂。,圖21 邁氏光纖干涉儀原理圖,2020/8/3,2、馬赫-澤德光纖干涉儀 馬赫-澤德光纖干涉儀（簡(jiǎn)稱(chēng)M-Z干涉

10、儀） 也是種雙光束干涉儀。如圖22所示，實(shí)用的M-Z 光纖干涉儀的分光和合光是由兩個(gè)光纖定向耦 合器構(gòu)成，是為全光纖化的干涉儀，以提高其 抗干擾的能力。,圖22 M-Z光纖干涉儀原理圖,2020/8/3,3、法布里-珀羅光纖干涉儀 法布里-珀羅光纖干涉儀是由兩端面具有高反 射膜的一段光纖構(gòu)成，此感反射膜可以直接鍍 在光纖端面上，也可以把鍍?cè)诨系母叻瓷?膜粘貼在光纖的端面上。,圖23 法布里-珀羅光纖干涉儀示意圖,2020/8/3,相位型光纖溫度溫度傳感器,2020/8/3,2020/8/3,2020/8/3,圖34 馬赫-澤德溫度 傳感器結(jié)構(gòu),圖35 F-P光纖溫度 傳感器結(jié)構(gòu),說(shuō)明：1、

11、護(hù)套層的楊式模量和膨脹系數(shù)對(duì)光 纖的溫度靈敏度有重要影響。 2、F-P光纖傳感器的溫度靈敏度比馬 赫-澤德光纖傳感器的高。,2020/8/3,4、光纖環(huán)形腔干涉儀 利用光纖定向耦合器將單模光纖連接成閉合 回路，如圖24所示，激光光束從環(huán)形腔1端輸入 時(shí)，部分光能耦合到4端，部分直通入3端進(jìn)入光 纖環(huán)內(nèi)。,圖24 光纖環(huán)形腔干涉儀,2020/8/3,不諧振條件時(shí)， 大部分光從4端輸出。諧振條件 時(shí)，腔內(nèi)光場(chǎng)因諧振而加強(qiáng)，2到4的光場(chǎng)與1到4 端的光場(chǎng)相消干涉，環(huán)形腔的輸出光強(qiáng)減小，多 次循環(huán)形成多光束干涉。4端輸出光強(qiáng)在諧振條 件附近為一 細(xì)銳的諧振 負(fù)峰(圖25）,圖25 環(huán)形腔輸出相對(duì)光強(qiáng)隨

12、與相位關(guān)系,2020/8/3,2020/8/3,2020/8/3,2020/8/3,2020/8/3,2020/8/3,5、光纖陀螺 - 測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)速度的光纖轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器。 工作原理：塞格納克效應(yīng) 與一般陀螺儀相比，光纖陀螺儀有以下優(yōu)點(diǎn)： 靈敏度高 無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部分 體積小,2020/8/3,塞格納克效應(yīng) 環(huán)形光路相對(duì)于慣性空間有以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，順時(shí)及 逆時(shí)針?lè)较虻墓饴穼a(chǎn) 生一非對(duì)易的光程差， 它和環(huán)形光路的旋轉(zhuǎn)率 有一定的關(guān)系。 圖 27中圓形半徑為R，旋 轉(zhuǎn)率為。,圖27塞格納克效應(yīng),2020/8/3,如圖28所示，在t 時(shí)間里，入射到閉合環(huán)路中的光將移 動(dòng)R t 的距離,在折射率為n的介質(zhì)中,圖28

13、塞格納克效應(yīng)中光纖環(huán),N是光纖環(huán)的匝數(shù)， A是光路包圍的面積,2020/8/3,典型的實(shí)驗(yàn)性光纖陀螺儀所用的光纖，直 徑大約為10m，環(huán)路光纖長(zhǎng)度為500m，可獲 得10-5rad的塞格納克相移。,2020/8/3, 光纖陀螺中的相位檢測(cè) 根據(jù)塞格納克相移和旋轉(zhuǎn)率的關(guān)系，采 用干涉測(cè)量方法可獲得相移值，進(jìn)而求得旋 轉(zhuǎn)率。假設(shè)光纖環(huán)中兩反向傳輸?shù)南喔晒獠?為A1sin(t)和A2sin(t+)，其中是光 波的角頻率，是兩束光波間的相位，A1 、 A2分別為兩束光波的振幅。,2020/8/3,2020/8/3,圖29是帶有法拉第旋轉(zhuǎn)其的光纖陀螺儀，BS1 BS2是兩個(gè)分束器，法拉第旋轉(zhuǎn)器放置在光纖

14、環(huán) 路的一端，使它只 對(duì)順時(shí)針?lè)较虻墓?波有延遲作用，因 此就改變了繞光纖 環(huán)路傳播的兩束光 波間的相對(duì)相位。,圖29 帶有法拉第 旋轉(zhuǎn)器的光纖陀螺,2020/8/3,光纖陀螺在常規(guī)的零光程差狀態(tài)靈敏度隨旋轉(zhuǎn)率趨于零而 趨于零，因?yàn)楣馇徽扔?，要在低旋轉(zhuǎn)率下獲得高靈敏度， 應(yīng)在相位正交工作點(diǎn)B上.如30所示，利用一個(gè)交替的偏置，引入 /2和-/2使工作在A，B間的交換，在順時(shí)針?lè)较?傳播的光被延遲/2，在逆時(shí)針?lè)较騻鞑サ墓獠?被延遲，于是產(chǎn)生了 塞格納克相移，并得 到一個(gè)矩形波的輸出， 其振幅與塞格納克相 移有關(guān)，而旋轉(zhuǎn)方向 由相位（0或）給出。,圖30 工作點(diǎn)A， B的交替變換,2020/

15、8/3,目前，在光纖陀螺方面繼續(xù)為提高靈敏度 和穩(wěn)定性而努力。,2020/8/3,6、斐索型自聚焦光纖測(cè)振傳感器 -采用外差檢測(cè)的方式， 精度在10-3量級(jí) 傳感機(jī)理,圖31 斐索型自聚焦光纖傳感器結(jié)構(gòu),2020/8/3,2020/8/3,2020/8/3,2020/8/3,圖32 斐索型自聚焦傳感器測(cè)振曲線,實(shí)線是理論曲線 點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)曲線,2020/8/3,如果將斐索型自聚焦光纖傳感器的實(shí)驗(yàn)裝置改成圖 33所示，干涉光在分束器BS2上形成，并由BS2分為兩 路：一路由光電探測(cè)器PD接收，經(jīng)放大濾波器AMP BF 和A/D轉(zhuǎn)換后，將待測(cè)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，用來(lái)測(cè)物面M3 的振動(dòng)情況；另一路由CCD攝

16、象機(jī)接收經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得 到物體面形。這 就充分利用了自 聚焦光纖透鏡的 成像功能。,圖33 改裝后的斐索型自聚焦光纖傳感器,2020/8/3,The structure of Fizeau-type of GRIN rod lens interferometer,amplitude measuring region：0.3 m amplitude error：6% amplitude measuring sensitivity：40nm frequency measuring region：10Hz 5KHz frequency error： 5% interference fringe me

17、arsuring precision： /10,2020/8/3,8.3 頻率調(diào)制型光纖傳感器 外調(diào)制：多普勒效應(yīng)，光纖僅用來(lái)傳光。 內(nèi)調(diào)制：(光纖的非線性)受激布里淵散射、喇 曼散射等 1、光學(xué)多普勒概念,2020/8/3,圖36 多普勒頻移原理圖,2020/8/3,2、光纖多普勒技術(shù) 根據(jù)上述多普勒頻移原理，采用激光作為光源的 測(cè)量技術(shù)是研究流體流動(dòng)的有效手段，并獲得了廣泛 應(yīng)用。圖37所示是一個(gè)典型的激光多普勒光纖測(cè)速系 統(tǒng)。測(cè)量系統(tǒng)中從目標(biāo)返回的信號(hào)強(qiáng)弱取決于后向散 射光的強(qiáng)度， 流體介質(zhì)內(nèi)部 的損耗，光纖 接受面積和數(shù) 值孔徑。,圖37 多普勒管線測(cè)速系統(tǒng),2020/8/3,圖38

18、發(fā)射光纖出射光錐示意圖,2020/8/3,2020/8/3,實(shí)驗(yàn)證明，光纖多普勒探頭是檢測(cè)透明介質(zhì)中散 射物體運(yùn)動(dòng)的非常靈敏的探測(cè)器。但是由于它的結(jié)構(gòu) 特性決定它的能量有限，只能穿透幾個(gè)毫米以?xún)?nèi)的深 度，所以這種裝置只適合于微小流量范圍的介質(zhì)流動(dòng) 的測(cè)量。光纖 多普勒探頭典 型的應(yīng)用在醫(yī) 學(xué)上對(duì)血液流 動(dòng)的測(cè)量，如 圖38所示。,圖38 光纖多普勒探頭測(cè)血液流動(dòng),2020/8/3,8.4 波長(zhǎng)調(diào)制型光纖傳感器 波長(zhǎng)調(diào)制同頻率調(diào)制一樣，可分為外調(diào)制和由光纖 非線性導(dǎo)致的內(nèi)調(diào)制。 1、光纖顏色探測(cè) 利用光頻譜特性作為傳感探頭可以測(cè)量溫度。圖 39所示為一種利用黑體輻射效應(yīng)的光纖顏色探頭結(jié)構(gòu),圖39

19、 光纖顏色探頭結(jié)構(gòu),2020/8/3,該結(jié)構(gòu)不需外加光源而是簡(jiǎn)單的由探頭尖端（黑體腔）收集黑 體的光譜輻射，然后通過(guò)光纖把這種寬頻帶的輻射傳送分光儀 獲濾光片，根據(jù)維恩位移定律： 通過(guò)雙波長(zhǎng)或單波長(zhǎng)檢測(cè)就 能測(cè)出黑體的黑體溫度。據(jù) 此制成光測(cè)高溫儀，運(yùn)用在 250-650的溫度范圍。 圖40顯示，溫度升高，峰值 波長(zhǎng)將蘭移。,圖40 不同溫度下r0-的實(shí)驗(yàn)曲線,Stefan-Boltzman定律： R=T4 其中為 5.67010-8W/m2K4,2020/8/3,2、光纖法布里-珀羅濾光技術(shù) 假設(shè)有一束平行光以角斜入射到法布里-珀羅標(biāo) 準(zhǔn)具上，則當(dāng)波長(zhǎng)0 =0(m)時(shí)，透射光或反射光的強(qiáng) 度

20、得極大值。其中， 式中d是標(biāo)準(zhǔn)具厚度，n是標(biāo)準(zhǔn)具平行板內(nèi)的介質(zhì)折射 率，是反射光的相位躍變。 圖41所示是一光譜調(diào)制傳 感器，被測(cè)物理量發(fā)生變 化，或會(huì)隨之變化，從而 引起反射峰值波長(zhǎng)移動(dòng)。,圖41 光譜 調(diào)制 傳感 器,探測(cè)陣列檢測(cè)不 同波長(zhǎng)的光強(qiáng)度,2020/8/3,白光干涉型光纖傳感器 全光纖的白光干涉型傳感器由兩個(gè)光纖干涉儀 組成，其中一個(gè)用作傳感頭（圖中F-P干涉儀） 放在被測(cè)量點(diǎn)，同時(shí)作為第二個(gè)干涉儀的傳感 臂；第二個(gè)干 涉儀（圖中邁 氏干涉儀）的 另一臂做為參 考臂，放在遠(yuǎn) 離現(xiàn)場(chǎng)的控制 室，提供補(bǔ)償。,圖26 白光干涉型光纖傳感器,2020/8/3,3、光纖pH探測(cè)技術(shù) 這種技

21、術(shù)是利用化學(xué)指示劑對(duì)被測(cè)溶液的顏色反應(yīng)來(lái)測(cè)量溶液的pH值的。據(jù)此可制成光纖pH探頭。圖42是該探頭的典型結(jié)構(gòu)，其內(nèi)盛有用指示劑 染色的聚丙酸酯小球 。用指示劑（如紅酚）將小球染色，其透明度在紅色 區(qū)域?qū)H值非常敏感， 在綠色區(qū)域卻與pH值無(wú) 關(guān)。白光導(dǎo)入，該探頭 可用于測(cè)量血液的pH值， pH在77.4范圍內(nèi)儀器 具有0.01的分辨率。,圖42 光纖pH探頭結(jié)構(gòu),2020/8/3,8.5 偏振態(tài)調(diào)制 利用外界因素改變光的偏振特性，通過(guò)檢測(cè)光的偏 振態(tài)的變化 來(lái)檢測(cè)各種物理量，稱(chēng)為偏振態(tài)調(diào)制。 1、法拉第效應(yīng) 法拉第磁光效應(yīng)表明，偏振光的光矢量在磁場(chǎng)作用 下發(fā)生旋轉(zhuǎn)的角度與在物質(zhì)中通過(guò)的距離L

22、，磁感應(yīng) 強(qiáng)度B成正比，即 式中， 為物質(zhì)的費(fèi)爾德常數(shù)。 根據(jù)上式，可以制成光纖磁傳感器。,2020/8/3,如果線偏振光的矢量入射時(shí)沿旋光物質(zhì)的水平方向，利用 瓊斯矢量表示法，單位振幅的水平偏振入射光波可以表示為： 式中： 為左旋圓偏振光的瓊斯表達(dá)式； 為右旋圓偏振光的瓊斯表達(dá)式； 由于左旋和右旋圓偏振光在旋光物質(zhì)中傳播速度不同，因 而折射率不同，它們的波數(shù)分別為：,2020/8/3,2020/8/3,圖43 光纖電流傳感器,2020/8/3,2、克爾電光效應(yīng) -二階電光效應(yīng),圖44 光纖電壓計(jì)原理圖,2020/8/3,2020/8/3,3、光彈效應(yīng) 應(yīng)力雙折射,圖45 光彈效 應(yīng)原理圖,2

23、020/8/3,4、雙折射對(duì)光纖傳感器的影響 光纖本身的雙折射由于內(nèi)部殘余應(yīng)力和纖芯不對(duì) 稱(chēng)性以及外部彎曲、各種外應(yīng)力和外電磁場(chǎng)的原因而 客觀存在，對(duì)偏振態(tài)調(diào)制的影響很大。輸入、輸出光 矢量的數(shù)學(xué)描述如下：,2020/8/3,2020/8/3,圖46 縱向磁場(chǎng)對(duì)光纖的作用,2020/8/3,在光纖的中心部分受一縱向磁場(chǎng)的作用如圖46示。 為了克服光纖自身雙折射的影響，需采用超低雙折 射光纖，使固有雙折射的影響減到最小。,2020/8/3,8.6 特種光纖簡(jiǎn)介 本節(jié)主要討論一些特種光纖，如紅外光纖、紫外光 纖、增敏和去敏光纖、鍍金屬光纖以及塑料光纖等， 最后說(shuō)明一下光纖傳感器在智能結(jié)構(gòu)和材料中應(yīng)

24、用。 1、紅外光纖 紅外光纖主要是指用于近紅外和中紅外波段傳輸光 能量，尤其是傳輸大功率光能量的光纖。 紅外光纖的分類(lèi): 玻璃紅外光纖 晶體紅外光纖 空芯紅外光纖,存在制造上的困難:材料和工藝,2020/8/3,制造紅外光纖的材料的要求: 散射損耗小 材料色散小 雜質(zhì)(過(guò)渡族金屬和OH基)的吸收損耗小 材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 制造紅外光纖的材料: 紅外玻璃 氧化物玻璃: TeO-ZnO-BaO GeO-SbO 硫化物玻璃: As-S Ge-Se Ge-Se-Te 多晶材料 重金屬鹵化物: CsBr KCl 單晶材料 AgBr CsI,2020/8/3,2、紫外光纖 隨著即光醫(yī)療技術(shù)以及紫外激光器的發(fā)展，

25、對(duì)于 傳輸紫外光的光纖，要求愈來(lái)愈迫切。一般光纖對(duì)紫 外光的透過(guò)性能都很差。 石英光纖在紫外波段的透過(guò)率 高 ；塑料光纖（如PMMA）對(duì)250295nm波段的紫外 光，透過(guò)率可達(dá)75% 。另外，藍(lán)寶石晶體光纖和液芯光 纖對(duì)紫外光的透過(guò)性能良好。,2020/8/3,3、增敏和去敏光纖 對(duì)光纖做增敏和去敏處理，其方法有兩種： 改變光纖結(jié)構(gòu) 如保偏光纖、鍍金屬光纖、液芯光纖、單晶光纖等 改變材料成分 如磁敏光纖、輻射敏光纖、熒光光纖等 耐輻射光纖采用耐輻射玻璃材料作光纖的芯和涂層材料，對(duì)輻射去敏的光纖。而一般玻璃光纖因玻璃在核輻射下會(huì)因染色而不透光，不能在大劑量輻射環(huán)境下工作。,2020/8/3,輻射敏光纖對(duì)輻射更敏感的的光纖，具有快速反應(yīng)和增加空間分辨率的能力。用磷光體、塑料和玻璃