1、 光纖振動傳感器 2022-4-2612022-4-262內容提要光纖振動傳感器的應用和展望光纖振動傳感器的應用和展望光纖振動傳感器的分類光纖振動傳感器的分類光纖振動傳感器的原理光纖振動傳感器的原理光纖振動傳感器的簡介光纖振動傳感器的簡介1.光纖振動傳感器的簡介光纖振動傳感器的簡介 振動是自然界中的一種常見現(xiàn)象，在工程實踐中對于振動問題的合理解決方案，具有重要的工程應用價值。從居民小區(qū)安全保障到輸油管線維護以及地震監(jiān)測、海嘯監(jiān)測到處都可以看到振動傳感器的身影。光纖振動傳感器光纖振動傳感器分布式光纖振動傳感器分布式光纖振動傳感器電纜光纖振動傳感器電纜光纖振動傳感器高精度光纖振動傳感器高精度光纖振

2、動傳感器2022-4-266內容提要光纖振動傳感器的應用和展望光纖振動傳感器的應用和展望光纖振動傳感器的分類光纖振動傳感器的分類光纖振動傳感器的原理光纖振動傳感器的原理光纖振動傳感器的簡介光纖振動傳感器的簡介光纖振動傳感器的應用和展望光纖振動傳感器的應用和展望光纖振動傳感器的分類光纖振動傳感器的分類光纖振動傳感器的原理光纖振動傳感器的原理光纖振動傳感器的簡介光纖振動傳感器的簡介 2. 2. 光纖振動傳感器的原理光纖振動傳感器的原理 光纖振動傳感器應用了“光彈效應”的機理。當有外界擾動作用在光纜上時，將引起光纜中光纖的長度和折射率等光學傳輸特性發(fā)生變化，從而引起感應光纖中傳輸光相位、波長等參量的

3、變化。2022-4-267光彈效應原理：2022-4-269內容提要光纖振動傳感器的應用和展望光纖振動傳感器的應用和展望光纖振動傳感器的分類光纖振動傳感器的分類光纖振動傳感器的原理光纖振動傳感器的原理光纖振動傳感器的簡介光纖振動傳感器的簡介 3. 3. 光纖振動傳感器的分類光纖振動傳感器的分類 2022-4-2610光纖振光纖振動傳感動傳感器器相位相位調制調制波長波長調制調制強度強度調制調制偏振偏振態(tài)調態(tài)調制制模式模式調制調制(1)(1)強度調制型光纖振動傳感器光纖懸臂梁結構 其工作原理是從光纖傳來的光經過梯度透鏡光被梯度透鏡準直,成為平行光,出射后光被置于前方的懸臂梁上的平彈片擋住一部分,其

4、余部分光經反射鏡反射回梯度透鏡,聚焦于光纖上。外殼與外部剛性連接,外部振動時外殼也振動,懸臂梁和質量塊因慣性力的作用,相對外殼位置發(fā)生上下變化,使遮擋光的面積變化,反射回的光強也就發(fā)生變化。通過檢測接收光纖的光強可以獲得光斑位置的變化,從而得到加速度的信息。采用自聚焦透鏡的光纖振動傳感器 工作原理：在1/4節(jié)距的自聚焦透鏡的一端鍍反射膜,其上套敏感質量塊,并由彈性膜支撐于殼體上。在自聚焦透鏡的另一端相對的殼體上并置關于GRIN透鏡中心軸對稱的發(fā)射光纖和接收光纖,所以入射光經GRIN透鏡反射后,進入到接受光纖當中,彈簧膜振動的時候帶動GRIN透鏡振動,耦合光功率發(fā)生了變化,其耦合光功率的大小與位

5、移X有關,從而利用這個耦合關系實施對微位移X的測量,進而間接地測量出加速度的數(shù)值。(2)(2)相位調制型光纖振動傳感器光纖相位調制原理 光纖的相位調制是指當傳感光纖受到外界機械振動作用時，外界信號通過光纖的力應變效應、熱應變效應、彈光效應及熱光效應使傳感光纖的幾何尺寸和折射率等參數(shù)發(fā)生變化，從而導致光纖中的光傳輸延遲引起相位變化，以實現(xiàn)對光相位的調制。光纖的相位調制中的通常用來測量振動的為馬赫-澤德型光纖干涉儀。馬赫一澤德干涉型光纖傳感器的原理 這種傳感器是由兩根光纖即信號光纖和參考光纖組成。激光器發(fā)出的光經過光纖耦合器分兩路至參考光纖和信號光纖中。當有振動或者壓力信號作用于光纖信號臂時，會引

6、起信號臂光纖的幾何尺寸和折射率等參數(shù)發(fā)生變化，導致在其中傳輸?shù)墓獠ㄏ辔划a生變化，從而兩束光再次相遇時發(fā)生干涉形成干光，干涉光再經光電轉換變?yōu)榕c被測量成比例的電信號。(3)(3)波長調制型光纖振動傳感器波長調制傳感原理： 被測場（參量）與敏感光纖相互作用，引起光纖中傳輸光的波長改變，進而通過測量光波長的變化量來確定被測參量。由于波長調制技術對其引起光纖或連續(xù)損耗增加的某些器件的穩(wěn)定性不敏感，廣泛用于液體濃度的化學分析，磷光和熒光現(xiàn)象分析，黑體輻射分析等方面。光纖布拉格光柵傳感器工作原理 光纖光柵的反射或透射峰的波長與光柵的折射率調制周期以及纖芯折射率有關，而外界溫度或應變的變化會影響光纖光柵的折

7、射率調制周期和纖芯折射率，從而引起光纖光柵的反射或透射峰波長的變化，這就是光纖光柵傳感器的基本工作原理。光纖光柵傳感器的光路原理圖光纖光柵傳感器的光路原理圖光纖光柵振動傳感器工作原理： 它是由機械懸臂梁一端固定在封裝殼上，與待測的物臺連接。在測量振動時，振動源和物臺同時振動，而引起懸臂梁振動。由振動慣性力的作用下，懸臂梁發(fā)生機械振動，帶動兩個光柵產生周期性的應變拉伸或收縮，從而引起FBG的布拉格波長發(fā)生變化，通過探測波長的信息前后是否一致，就能實現(xiàn)振動測量。光纖光柵振動傳感器原理圖光纖光柵振動傳感器原理圖(4)(4)偏振態(tài)調制型光纖振動傳感器 工作原理：這是一種基于光彈效應的偏振型光纖振動傳感

8、器。光源發(fā)出的光經過起偏器后變?yōu)榫€偏振光，線偏光經過光彈性元件后成為橢圓偏振光，橢圓偏振光經過檢偏器（是由偏振片組成的）、光探測器后即可以得到被測振動信息。 偏振態(tài)調制型光纖振動傳感器偏振態(tài)調制型光纖振動傳感器(5)(5)模式調制型光纖振動傳感器 基本原理是:相千光源（在此為激光束）發(fā)出的光進入一段多模光纖,光纖中將有許多模式相互干涉,并在輸出端產生一種隨機的干涉圖像,稱為散斑。輸出端的干涉圖像對外界環(huán)境非常敏感,當有振動信號施加在多模光纖上時,將改變光纖中各模式之間的干涉,最終改變散斑的分布。通過測量散斑分變化情況，即可獲知外界被測振動信號模式調制型光纖振動傳感器模式調制型光纖振動傳感器20

9、22-4-2628內容提要光纖振動傳感器的應用和展望光纖振動傳感器的應用和展望光纖振動傳感器的分類光纖振動傳感器的分類光纖振動傳感器的原理光纖振動傳感器的原理光纖振動傳感器的簡介光纖振動傳感器的簡介 4. 4. 光纖振動傳感器的應用和展望光纖振動傳感器的應用和展望一、應用 光纖振動傳感己成為現(xiàn)代化傳感領域的一個重要研究方向,在大型建筑、航空、船舶、電力、煤礦和石油等領域的安全健康監(jiān)測方面有著廣闊的應用前景。 2022-4-2629光纖振動傳感器在安防周界的應用光纖振動傳感器在安防周界的應用光纖振動傳感器在電纜故障中的應用光纖振動傳感器在電纜故障中的應用北京地鐵一號線健康監(jiān)測北京地鐵一號線健康監(jiān)測土木工程中安全檢測土木工程中安全檢測管道安全防御系統(tǒng)傳感示意圖管道安全防御系統(tǒng)傳感示意圖 以光纖振動傳感器應用在安防周界做詳細介紹 用作周界安防技