光纖傳感器基本原理(1)-資料下載頁(yè)
2025-05-11 20:30本頁(yè)面
【正文】 分布、波導(dǎo)橫向幾何尺寸所決定，可以表示為 k0nL， 其中 k0為光在真空中的波數(shù)， n為傳播路徑上的折射率， L為傳播路徑的長(zhǎng)度。一般說(shuō)，應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等外界 物理量能直接改變上述三個(gè)波導(dǎo)參數(shù)，產(chǎn)生相位變化， 實(shí)現(xiàn)光纖的相位調(diào)制。 aaLnnLLLLLL ??????????????? ??????LL ???? ?? 2 相位調(diào)制 是通過(guò)干涉儀進(jìn)行的，在光纖干涉儀中，以敏感光纖作為相位調(diào)制元件。敏感光纖置于被測(cè)能量場(chǎng)中，由于被測(cè)場(chǎng)與敏感光纖的相互作用，導(dǎo)致光纖中光相位的調(diào)制。 式中， a為光纖芯的半徑； 第一項(xiàng)表示由光纖長(zhǎng)度變化引起的相位延遲 (應(yīng)變效應(yīng) )； 第二項(xiàng)表示感應(yīng)折射率變化引起的相位延遲 (光隙效應(yīng) )； 第三項(xiàng)表示光纖的半徑改變所產(chǎn)生的相位延遲 (泊松效應(yīng) )。 (1)應(yīng)力應(yīng)變效應(yīng) 光波通過(guò)長(zhǎng)度為 L的光纖后，出射光波的相位延遲為 光波在外界因素的作用下，相位的變化可以寫(xiě)成如下形式 縱向應(yīng)變引起的相位變化 徑向應(yīng)變引起的相位變化 光彈效應(yīng)引起的相位變化 一般形式的相位變化 實(shí)現(xiàn)縱向、徑向應(yīng)變最簡(jiǎn)便的方法是 采用一個(gè)空心的壓電陶瓷圓柱筒 (PZT)，在這個(gè)圓柱筒上纏繞一圈或多圈光纖，并在其徑向或軸向施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于 PZT筒的直徑隨驅(qū)動(dòng)信號(hào)變化，故纏繞在其上的光纖也隨之伸縮。光纖承受到應(yīng)力，光波相位隨之變化。 若光纖放置在變化的溫度場(chǎng)中，并把溫度場(chǎng)變化等效為作用力 F時(shí)，那么作用力 F將同時(shí)影響光纖折射率、和長(zhǎng)度 L的變化。由 F引起光纖中光波相位延遲為 (2)溫度應(yīng)變效應(yīng) 式中第一項(xiàng)表示折射率變化引起的相位變化；第二項(xiàng)表示光纖幾何長(zhǎng)度變化引起的相位變化，式中沒(méi)有考慮光纖直徑變化對(duì)相位變化的影響。若上式用溫度變化 △ T和相位變化描述，則有
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