[工學(xué)]光纖及光纖傳感器(編輯修改稿)
2025-03-21 00:51 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 “ 窗口 ” ： 普通石英光纖在近紅外波段 ， 除雜質(zhì)吸收峰外 ， 其損耗隨波長(zhǎng)的增加而減小 ， 在 μm、 μm和 μm有三個(gè)損耗很小的波長(zhǎng) “ 窗口 ” ， 見后圖 。 光源 激光器的發(fā)射波長(zhǎng) 和 光檢測(cè)器 光電二極管的波長(zhǎng)響應(yīng) ， 都要和光纖這三個(gè)波長(zhǎng) 窗口 相一致 。 目前在實(shí)驗(yàn)室條件下 ， μm的損耗已達(dá)到 dB/km， 接近石英光纖損耗的理論極限 。 第一窗口 第二窗口 波長(zhǎng) —— λ（ μm） 普通單模光纖的衰減隨波長(zhǎng)變化示意圖 6 5 4 3 2 1 0。 4 0。 2 第三窗口 C 波段 1525~1565nm L波段 光接收機(jī) 功能： 是把從光纖線路輸出、產(chǎn)生畸變和衰減的微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并經(jīng)放大和處理后恢復(fù)成發(fā)射前的電信號(hào) 組成部分： 耦合器，光電檢測(cè)器，解調(diào)器 組成框圖： 電子電路 光輸入 耦合器 光電檢測(cè)器 解調(diào)器 電信號(hào)輸出 結(jié)構(gòu)參數(shù)： 接收機(jī)靈敏度 ，定為 BER≤109條件下，所要 求的最小平無接收功率。 檢測(cè)方式： 直接檢測(cè) 和 外差檢測(cè) 數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng) 數(shù)字通信系統(tǒng) 用參數(shù)取值離散的信號(hào) (如脈沖的有和無 、 電 平的高和低等 )代表信息 ， 強(qiáng)調(diào)的是信號(hào)和信息之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系； 模擬通信系統(tǒng) 則用參數(shù)取值連續(xù)的信號(hào)代表信息 ， 強(qiáng)調(diào)的是變換過程中信號(hào)和信息之間的線性關(guān)系 。 這種基本特征決定著兩種通信方式的優(yōu)缺點(diǎn)和不同時(shí)期的發(fā)展趨勢(shì) 。 數(shù)字通信系統(tǒng)的 優(yōu)點(diǎn) 如下： ① 抗干擾能力強(qiáng) ， 傳輸質(zhì)量好 。 ② 可以用再生中繼 ， 傳輸距離長(zhǎng) 。 ③ 適用各種業(yè)務(wù)的傳輸 ， 靈活性大 。 ④ 容易實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的保密通信 。 ⑤ 數(shù)字通信系統(tǒng)大量采用數(shù)字電路 ， 易于集成 ， 從而實(shí)現(xiàn)小型化 、 微型化 ，增強(qiáng)設(shè)備可靠性 ， 有利于降低成本 。 模擬通信系統(tǒng)的 優(yōu)點(diǎn) 占用帶寬較窄外 ， 電路簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn) 、 價(jià)格便宜等 。 第六章 其它現(xiàn)代檢測(cè)方法 一、光纖傳感技術(shù) 涂敷層 材料：硅酮或丙烯酸鹽 隔離雜光。 1. 光纖的基本結(jié)構(gòu) 主體 纖芯與包層 對(duì)稱柱體光學(xué)纖維 光纖（ Optic fiber） 光導(dǎo)纖維 纖芯 石英玻璃；直徑： 5~75μm；材料：二氧化硅（主體），摻雜其他微量元素 提高折射率 纖芯、包層、涂敷層、護(hù)套 多層介質(zhì)結(jié)構(gòu) 包層 直徑： 100~200μm；材料：二氧化硅（主體） 折射率略低于纖芯。 護(hù)套 材料 :尼龍 /其他有機(jī)材料 提高機(jī)械強(qiáng)度，保護(hù)光纖 特殊場(chǎng)合：沒有涂敷層和護(hù)套 裸纖 光纖測(cè)量技術(shù) 20世紀(jì) 70年代中期 特點(diǎn) 靈敏度高、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、易彎曲、 耐腐蝕、抗電磁干擾及抗輻射性能好、便于遠(yuǎn)距離遙測(cè) 光通信技術(shù) 光纖測(cè)量技術(shù) 以光波為載體，光纖為媒質(zhì)來感知和傳輸外界被測(cè)信號(hào) 全反射 2. 光線的傳播 折射率：纖芯 n1 包層 n2 n1 n2 3. 光纖測(cè)量 位移、壓力、溫度、 電流等 4. 光纖傳感器的應(yīng) 用 金門大橋是美國(guó)最著名的橋梁，主橋 1,966米，主跨 1,280米，建成于1937年，保持了 27年是世界最大跨徑的橋梁的記錄。 70歲 南京長(zhǎng)江二橋是我國(guó)目前跨徑最大的斜拉橋。由南、北汊大橋和南岸、八卦洲及北岸引線組成。其中，南汊大橋?yàn)殇撓淞盒崩瓨颍瑯蜷L(zhǎng)2938米，其中主跨 628米，該跨徑目前居同類橋型中國(guó)內(nèi)第一，世界第三 。 1999年 1月 4日，重慶市綦江縣連接老城和新城的虹橋像往常一樣迎接節(jié)后第一天忙碌返家的人流，也默默地迎接著自己出生以來的兩年零 222天。它當(dāng)然不知道，這是它的最后一天。 2022年 11月 6日晨 4時(shí) 30分左右，宜賓南門大橋突然 發(fā)生懸索及橋面部分?jǐn)嗔咽鹿?，造成兩死兩傷? 光學(xué)傳感器 1989年美國(guó)布朗大學(xué)的門德斯等人首先提出了將光纖傳感器用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和建筑檢測(cè)的可能性。隨后加拿大的 Rotest公司研制出了白光法布里 —珀羅光纖傳感器，該公司將這種傳感器用于橋梁結(jié)構(gòu)中的的應(yīng)力、應(yīng)變、結(jié)構(gòu)振動(dòng)、結(jié)構(gòu)損傷程度、裂縫的發(fā)生與發(fā)展等內(nèi)部狀態(tài)的檢測(cè)。 1 2 3 4 n水＝ n玻璃＝~ n金剛石＝ 。 當(dāng)光由光密物質(zhì)出射至光疏物質(zhì)時(shí)，發(fā)生折射 5 介質(zhì) 2 （折射率 n2） 介質(zhì) 1 （折射率 n1） 入射光 折射光 反射光 1?2?1?光的折射和反射 : 212s i n21s i n1nnnn?????反射角入射角發(fā)生全反射為臨界入射角，此時(shí)，當(dāng))1(12a r c s i n12s i n902ccnncnnc???????????折射角大于入射角 光 纖 傳 感 器 一 、 光纖傳感器是 20世紀(jì) 70年代中期發(fā)
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