光纤压力传感器原理
光纤压力传感器原理
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光纤圧力传感器原理
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光纤圧力传感器原理
压力传感器的重要传感元件是法布利-比洛特（FP）型光学干涉仪。干涉仪的两面镜子分别是位于一端的薄膜内表面和位于另一端的光纤尖端。所施加的压力P 引起了薄膜的偏移，而此偏移乂直接转换成了FP干涉仪空腔长度的变化。
为得到薄膜偏移和所施加的压力间的线性关系，传感器的形状和材料都经严格
择。其系可表示为:
Lcav (P) = L0 + (P-POS)
其中P是施加到薄膜外表面上的压力（单位psi）
P0是FP空腔内的压力（单位psi）
Lcav是山信号解调器所测得的空腔长度（单位nm）
L0是处于零点初始状态的空腔长度（单位nm）,通常定义为P =P0 S是传感器
的灵敏度（单位nm）
圧力传感器有三种不同的类型：1）量规型;2）绝对型和3）差分型。在量规型传感器的请况下，P0等于周W压力或大气压。量规型传感器有a）—个通气孔，它使空
腔处于周B压力下或b）—个密封成大气压的空腔;在绝对型压力传感器的悄形下,
P0 = 0,工厂生产时其空腔在真空状态下密封;而在差分型传感器的1W形下，P0等
于任意的压力。这种类型的传感器有一个通气孔接头，用于维持空腔内给定的压力。
信号解调处理
原理
我们所有传感器的信号解调器都是根据口光干涉技术制成的。信号解调器
（FTI-lOOi, FTI-10,等）将来自传感器的光信号转换成绝对FP空腔长度。这个空
腔长度之所以被称为绝对是因为它确实对应着测量这个光信号时的FP干涉仪的物理空腔长度（相对于空腔长度的相对测量AL,其时被确定为任意的初始值）。这个差别是重要的，因为许多光纤传感技术、尤其是那些基于单色光干涉术（与白光干涉术相反）的传感技术，仅能测量长度变化AL。在要求长期静态测量的所有应用中，绝对测量是至关重要的。光信号以信号解调器采样速度所确定的频率被转化。
在压力传感器的1W况下，10, OOOnm的工作范ffl内转化准确度为?Inm。
一旦测得空腔长度Lcav,解调器就会根据下面的公式讣算P-POP-PO =
(Lcav-LO)/S
然后就计录并在解调器上显示这一压力值（帝制单位psi或SI单位b吐）。灵敏度系数S（山仪器序列号决定）及L0的初始定义值提供了将所测得的空腔长度
转化为压?力的所有必要信息.
仪器序列号
（在传感器光纤接头附近打印的）仪器序列号有7位数，在压力传感器的请况下
以数字6开始。圧力传感器仪器序列号的形式为6XYZZZZ,其童义如下:
*数字6表示该传感器为压力传感器（数字4表示温度传感器）;
*数字X仅用于区别一批中那些具有相同灵敬度的传感器；* ZZZZ是灵敬度S
与刻度因数之积，即ZZZZ = S?10(n+l),其中n=0, 1,
*数字Y给出了刻度因数n的值，即Y二n
我们的信号解调器有一套完整的功能，可让用户在解调器存储器中储存、消除或选择不同的仪器序列号。这些功能可通过前板面的按压控制键或RS-232序列连
的遥控指令实现。在存储器中可储存多大50个仪器序列号。
0的定义
以压力传感器的类型不同，空腔长度有不同的定义。
量规型:信号解调器(FTI-10, FTI-lOOi等)容许用户让传感器自我设定空腔长
度L0之值(原始值等于0),因此而设定测量的始态。这可通过解调器的清零
(ZERO/NULL)来执行。当用户选择ZERO/XULL指令时，解调器会立即记录下传感器
的空腔长度并将之设定为L0。通常在周W环境压力或大气压下完成这个过程。解调器将在存储器内保留这个定义值直至下次用户改变时(注：当记忆消失或解调器失灵时,用户可(应用内部单元的OFFSET功能)找回先前定义的L0
值)。
绝对型:这种类型的传感器有一个工厂校正的空腔长度L0。用户通过内部单元
OFFSET功能即可向解调器存储器内输入这个值。
差分型:步骤与量规型相同
准确度
传感器的准确度取决于精度(0. 1%FS)、零点热漂移(%FS/?)和灵敬度热漂移(%
读数/?)c总误差是这三个分离误差的函数，最坏的情况是它们最大或最小值的
代数和。下面的图显示了这些误差对传感器响应特性的影响。 "二卜
3
圧力传感器的标称响应零点热漂移灵敬度热漂移压力单位
常用圧力单位换算关系
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光纤压力传感器_赵中华
2005年第24卷第12期 传感器技术(Journal of Transducer Technol ogy) 设计与制造 光纤压力传感器 赵中华,高应俊,骆宇锋 (暨南大学光电工程研究所,广东广州510632) 摘 要:提出一种记数法布里珀罗(F2P)腔的干涉条纹的光纤压力传感器,可以用于易燃、易爆的环境。 阐述了它的设计原理、参数的设置和误差的讨论及改进。试验结果表明:光纤F2P腔脉冲计数压力传感器结构简单、成本低、抗干扰能力强,具有很大的测量范围和分辨力,分别达到10m和0.02%。 关键词:光纤压力传感器;法布里珀罗腔;干涉条纹 中图分类号:TP212.14 文献标识码:A 文章编号:1000-9787(2005)12-0049-03 Fi ber2opti c pressure sensor Z HAO Zhong2hua,G AO Ying2jun,LUO Yu2feng (I n st of Photoelectr i c ity Eng i n,J i n an Un i versity,Guangzhou510632,Ch i n a) Abstract:A fiber2op tic p ressure sens or by counting interference stri pe of Fabry2Per ot(F2P)cavity is intr oduced, which can be used in s ome inflammable and exp l osive circum stance.The p rinci p le and the configurati on parameters design of the sens or are described.Fact ors of err or and future i m p r ovements are discussed. Experi m ent result shows the fiber2op tic sensor with F2P cavity is si m p le in design,l ow in cost,excellent in anti2 interference ability and p recise in p ressure detecting.It can reach10m in measurement range and0.02%in accurancy. Key words:fiber2op tic p ressure sens or;Fabry2Per ot(F2P)cavity;interference stri pe 0 引 言 光纤F2P传感器作为微位移传感器具有尺寸小、结构简单、测量精度高和灵敏度极高的特点,已得到了广泛的应用。多种应力、应变的相关传感器得以研究和实现。例如:新型光纤压力传感器[1]和光纤F2P腔液位传感器等。但是,利用测量干涉光的光强变化来感应外在参量的方法也有自身的局限性,因为影响光强变化的因素非常多,传感器在结构上要求相当精密,对光源和环境的要求高,成本代价昂贵。 本文在此基础上,提出利用对干涉条纹的计数来实现测量压力的光纤F2P液位传感器,在保持光纤压力传感器的本质安全等独特优点的同时,使系统的稳定性得到很大的提高,成本大幅度降低,对环境的要求大大降低,向实用化方向迈进了一大步。试验表明:它也具有很高的灵敏度和测量精度,适用于易燃、易爆的环境,如,大型油罐、燃气、油库环境中的压力和液位的监测,也可以采用网络化连接,对多个目标进行系统化管理,是今后自动化管理的发展方向,很有发展和应用潜力。 1 光纤F2P压力传感器测量基本原理 F2P腔传感头结构如图1所示。弹性合金薄片作为F2P 收稿日期:2005-06-21腔的一个端面,并将其抛光的一面作为反射面,光纤对准弹性合金片的中心,光纤端面直接作为另一个反射面,并且,选择2个面的合适的反射比[2]。这样,在合金片与光纤端面之间就形成了F2P腔。当压力作用于F2P腔的合金薄片时,会产生弹性形变,不同的压强在传感器上具有不同的压力,弹性合金薄片受此压力产生的形变大小与压力有关。合金薄片的变形使得F2P腔的腔长发生改变,当入射光射到F2P腔后,反射回的光由于光程差改变使干涉条纹发生一系列的移动变化,测量干涉条纹的变化数就可得到相应压力的大小。 图1 F2P液位传感器结构示意图 F i g1 Structure schema ti c d i a gram of F2P cav ity li qu i d level sen sor 光纤F2P传感器是基于波动光学中的多光束干涉原理,多光束反射光叠加后的光强公式为[3,4] 94
光纤振动传感技术综述
光纤振动传感技术综述 摘要：随着设备朝着大型化、高速化的发展，振动引起的问题更为突出，需要 解决的问题更为迫切，也对振动测试与振动分析技术的研究提出了越来越高的要求。用光纤振动传感器取代常规的振动传感器，尤其是在一些具有强电磁干扰等 环境恶劣的特殊场合，己成为发展的趋势，不同类型、不同原理的光纤振动传感 技术对于振动检测领域的发展有着非常重要的现实意义。本文对光纤振动传感技 术的全球专利申请脉络进行了详细梳理，并通过专利数据统计分析，认识了光纤 振动传感技术的专利申请状况、研究热点以及核心技术的发展，为光纤振动传感 技术的后续审查工作打下了坚实的基础。 关键词：光纤；光栅；振动；传感；解调；分布式 一、引言 振动问题是近代物理学和科学技术众多领域中的重要课题。目前比较成熟的 振动加速度传感器主要为动圈式、压电式、涡流式和微机电系统等电类传感器， 上述类型的传感器都存在易受电磁干扰的问题，应用受到一定的限制。由于光纤 不仅可以作为光波的传输介质，而且光波在光纤中传播的特征参量（振幅、相位、偏振态、波长等）会因外界因素（如温度、压力、磁场等）的作用而发生变化。 用光纤振动传感器取代常规的振动传感器，尤其是在一些具有强电磁干扰等环境 恶劣的特殊场合，己成为发展的趋势。本文旨在通过梳理光纤振动传感技术的全 球专利申请，通过专利数据统计分析，认识了解光纤振动传感技术的专利申请状况、研究热点以及核心技术的发展，为光纤振动传感技术的审查工作打下一定的 基础。 二、专利分析 本文在中国专利文摘数据库（CNABS）和世界专利文摘库（SIPOABS）中，筛 选从1969年6月25日至2017年12月22日申请的国内外专利申请。将从以下 三个方面对光纤振动传感技术的专利进行分析： （1）专利申请发展趋势状况分析 全球范围内关于光纤振动传感技术的专利申请共计1268项，其中向中国专利局提交的国内申请为857项。图1示出了光纤振动传感技术的全球、国内和国外 的专利申请量的发展趋势，从图中可以清楚地看到：光纤传感技术发展中经历了 主要三个阶段，即：1980年以前，光纤传感技术的研究主要停留在理论阶段，以强度调制型光纤传感器的研究为主；从1980年后，开始大规模研究光纤传感技术，出现了大量不同的光纤传感原理和光纤检测技术；进入2000后，各种技术 和器件的研究已基本成熟，光纤传感器开始进入了商业化的进程，光纤传感进入 实用阶段。 图1.专利申请量的发展趋势 对于国外申请而言，尽管他们对于光纤振动传感技术的研究起步很早，但是 总体来看其发展一直呈现较为平稳状态，起伏不大；对于国内申请而言，呈现出 的趋势与国外申请有很大的不同，尽管国内的第一件申请出现的时间较晚，但是 后期发展势头尤为迅猛。 （2）专利申请地域分布状况分析 图2示出了光纤振动传感技术专利申请的国别/地区分布情况，显而易见，中 国是该领域最大的申请来源国；日本是该领域的第二大申请来源国，剩余的部分
光纤压力传感器实验
光纤压力传感器实验 一、实验目的 1、了解并掌握传导型光纤压力传感器工作原理及其应用 二、实验内容 l、传导型光纤压力传感光学系统组装调试实验； 2、发光二极管驱动及探测器接收实验； 3、传导型光纤压力传感器测压力原理实验。 三、实验仪器 1、光纤压力传感器实验仪1台 2、气压计1个 3、气压源l套 4、光纤1根 5、2#迭插头对若干 6、电源线1根 四、实验原理 通常按光纤在传感器中所起的作用不同，将光纤传感器分成功能型(或 称为传感型)和非功能型(传光型、结构型)两大类。功能型光纤传感器使 用单模光纤，它在传感器中不仅起传导光的作用，而且又是传感器的敏感元件。但这类传感器的制造上技术难度较大，结构比较复杂，且调试困难。 非功能型光纤传感器中，光纤本身只起传光作用，并不是传感器的敏感元件。它是利用在光纤端面或在两根光纤中间放置光学材料、机械式或光学式的敏感元件感受被测物理量的变化，使透射光或反射光强度随之发生变化。所以这种传感器也叫传输回路型光纤传感器。它的工作原理是：光纤把测量对象辐射的光信号或测量对象反射、散射的光信号直接传导到光电元件上，实现对被测物理量的检测。为了得到较大的受光量和传输光的功率，这种传感器所使用的光纤主要是孔径大的阶跃型多模光纤。光纤传感器的特点是结构简单、可靠，技术上容易实现，便于推广应用，但灵敏度较低，测量精度也不高。 本实验仪所用到的光纤压力传感器属于非功能型光纤传感器。 本实验仪重点研究传导型光纤压力传感器的工作原理及其应用电路设计。在传导型光纤压力传感器中，光纤本身作为信号的传输线，利用压力一电一光一光一电的转换来实现压力的测量。主要应用在恶劣环境中，用光纤代替普通电缆传送信号，可以大大提高压力测量系统的抗干扰能力，提高测量精度。 相关参数： l、光源 高亮度白光LED，直径5mm
压力传感器原理及应用-称重技术
压力传感器是压力检测系统中的重要组成部分,由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电 信号作输出,给显示仪表显示压力值,或供控制和报警使用。 压力传感器的种类繁多，如压阻式压力传感器、应变式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感 器、压磁式压力传感器、谐振式压力传感器及差动变压器式压力传感器，光纤压力传感器等。 一、压阻式压力传感器 固体受力后电阻率发生变化的现象称为压阻效应。压阻式压力传感器是基于半导体材料(单晶硅)的压阻效应原理制成的传感器，就是利用集成电路工艺直接在硅平膜片上按一定晶向制成扩散压敏电阻，当硅膜片 受压时，膜片的变形将使扩散电阻的阻值发生变化。 压阻式具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。 1、压阻式压力传感器基本介绍 压阻式传感器有两种类型：一种是利用半导体材料的体电阻做成粘贴式应变片，称为半导体应变片，因此 应变片制成的传感器称为半导体应变式传感器，另一种是在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩 散电阻，以此扩散电阻的传感器称为扩散型压阻传感器。 半导体应变式传感器半导体应变式传感器的结构形式基本上与电阻应变片传感器相同，也是由弹性敏感元件等三部分组成，所不同的是应变片的敏感栅是用半导体材料制成。半导体应变片与金属应变片相比，最 突出的优点是它的体积小而灵敏高。它的灵敏系数比后者要大几十倍甚至上百倍，输出信号有时不必放大 即可直接进行测量记录。此外，半导体应变片横向效应非常小，蠕变和滞后也小，频率响应范围亦很宽， 从静态应变至高频动态应变都能测量。由于半导体集成化制造工艺的发展，用此技术与半导体应变片相结 合，可以直接制成各种小型和超小型半导体应变式传感器，使测量系统大为简化。但是半导体应变片也存 在着很大的缺点，它的电阻温度系统要比金属电阻变化大一个数量级，灵敏系数随温度变化较大它的应变 —电阻特性曲线性较大，它的电阻值和灵敏系数分散性较大，不利于选配组合电桥等等。 扩散型压阻式传感器扩散型压阻传感器的基片是半导体单晶硅。单晶硅是各向异性材料，取向不同时特性不一样。因此必须根据传感器受力变形情况来加工制作扩散硅敏感电阻膜片。 利用半导体压阻效应，可设计成多种类型传感器，其中压力传感器和加速度传感器为压阻式传感器的基本 型式。 硅压阻式压力传感器由外壳、硅膜片（硅杯）和引线等组成。硅膜片是核心部分，其外形状象杯故名硅杯，在硅膜上，用半导体工艺中的扩散掺杂法做成四个相等的电阻，经蒸镀金属电极及连线，接成惠斯登电桥 再用压焊法与外引线相连。膜片的一侧是和被测系数相连接的高压腔，另一侧是低压腔，通常和大气相连，也有做成真空的。当膜片两边存在压力差时，膜片发生变形，产生应力应变，从而使扩散电阻的电阻值发 生变化，电桥失去平衡，输出相对应的电压，其大小就反映了膜片所受压力差值。
光纤法珀压力传感器专利分析
2019.19科学技术创新光纤法珀压力传感器专利分析 夏丹丹 张珊(等同第一作者) （国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心，四川成都610213 1概述光纤珐珀（Fabry-Perot,F-P ）压力传感器的主要传感结构是由两反射平面构成的珐珀腔，外界压力作用于珐珀压力传感器使其腔长发生变化，通过解调腔长的变化即可得到外界压力的变化。根据光纤珐珀传感器的构造不同，可以把光纤珐珀传感 器分为本征型光纤法珀传感器、 非本征型光纤法珀传感器和线型复合腔光纤法珀传感器。 1.1本征型光纤法珀传感器又叫做内腔式光纤法珀传感器，在珐珀腔两端分别镀上高反膜，珐珀腔腔体内依然为光纤材料。由于干涉腔体为传感光纤，所以降低了其与单模光纤耦合过程中的光波损耗，并且光会一直在纤芯中传播，在这个过程中产生的光功率损耗也可忽略不计，所以本征型光纤法珀传感器的珐珀腔长可以较大。 1.2非本征型光纤法珀压力传感器的珐珀腔腔体内材料为空气或其他非光纤材料，可以根据需求人为的设计和调整腔长L ，且由于珐珀腔内是折射率为1的空气，介质稳定不易受干扰。根据珐珀腔感受压力的位置不同，非本征型光纤珐珀压力传感器可以分为侧壁式光纤珐珀压力传感器和膜片式光纤珐珀压力传感器。侧壁式感压传感器是珐珀腔侧壁受压使珐珀腔腔长变化，膜片式感压传感器是膜片作为珐珀腔的一个反射平板，膜片受压内陷，则珐珀腔腔长变短。 1.3线型复合腔光纤法珀传感器是一种本征型和非本征型的复合结构，集成了本征型光纤法珀传感器和非本征光纤法珀传感器型的特点，将法珀腔段的光纤用导管代替所成，导管的外径与光纤的外径相同。这种结构要求对导管的加工精度非常高，在实际制作过程存在很大的难度。 2光纤法珀压力传感器发展状况 本文基于DWPI 数据库和CNABS 专利数据库， 结合关键词和分类号对“光纤法珀压力传感器”技术领域相关专利进行检索。对得到的专利数据样本进行去噪、人工筛选、标引获得最终需要分析的专利数据样本，并进行专利申请态势和地域分布、主要申请人和核心专利以及技术演进分析。 2.1专利申请态势和地域分布 图1反映了全球范围内和中国国内的申请量年度变化趋势，从该图可以看出，1993年之前，由于处于技术发展初期，涉 及光纤法珀压力传感器的专利申请保持在20篇以下， 且基本是国外申请，其原因在于将光纤法珀传感器应用于压力检测领域的起步较晚。1993-2009年之间，随着技术的进步以及相关技术的广泛研究，全球申请量得到了大幅增长，其中主要是国外申请，中国申请则处于萌芽阶段。在2009年以后，全球申请量进一步快速增长，而中国申请量则出现爆炸式增长，这反映出中国对光纤法珀压力传感器的研究日益加深。图2反映了光纤法珀压力传感器专利申请来源国或地区分布，从图中可以看出，申请来源国或地区排名靠前的依次为中国、美国、日本、英国、德国，这反映了这些国家或地区在该技术领域的技术实力情况。中国和美国在该领域的实力明显较强，均占有百分之三十以上的专利申请量；其次，日本的实力也不容小觑，总量上与英国差别不大，技术研究势力旗鼓相当。 2.2主要申请人分析 通过对申请人的申请量进行分析，得到光纤法珀压力传感器领域的国内前10位申请人的申请量排名情况如图3所示。从该图可以看出国内申请人排行第一的是天津大学，其对光纤法布里-珀罗压力传感器及其制作方法进行了大量的研究；仅次于天津大学的是中国计量大学，其主要致力于通过改进光纤 作者简介：夏丹丹（1991-），女，硕士，主要从事力学领域专利审查工作。张珊（1992-），女，硕士，主要从事动平衡领域专利审查 工作。张珊对本文的贡献等同于夏丹丹，同为第一作者。联系人：夏丹丹，硕士，主要从事力学领域专利审查工作。 摘 要：光纤法珀压力传感器是一种基于多束光干涉原理的光纤传感器，主要通过测量珐珀腔的腔长变化来测量外界压力。 相较于传统的电子压力传感器，光纤法珀压力传感器具有体积小、便于信号传输等优点，成为目前光纤传感器领域的研究热点。 本文通过阐述原理，按技术分支进行统计，基于CNABS 中文检索数据库以及DWPI 数据库，通过检索、筛选、统计和分析国内外申请的与光纤法珀压力传感器相关的发明和实用新型专利，梳理了光纤法珀压力传感器的发展脉络，同时，对光纤法珀压力传感器的核心专利和重要申请人进行了分析。 关键词：光纤；法珀；压力；检测Abstract:The fiber Fabry -Perot pressure sensor is a kind of fiber -optic sensors based on the principle of multi -beam optical interference.It mainly measures the external pressure by measuring the change of the cavity length of the Fabry-Perot https://www.360docs.net/doc/755012314.html,pared with traditional electronic pressure sensor,the fiber Fabry -Perot pressure sensor has a small size and easy signal transmission.It has become a research hotspot in the field of fiber-optic sensors.In this paper,the development of optical fiber Fabry-Perot pressure sensor is summarized by explaining the principle,statistics according to the technical branches,and analysis of the domestic and foreign patents related to optical fiber Fabry -Perot pressure sensor.At the same time,the core patents and applications of optical fiber Fabry-Perot pressure sensor are summarized. key words:Fiber ；Fabry-Perot ；Pressure ；Measurement 中图分类号：TP212,T-18文献标识码：A 文章编号：2096-4390（2019）19-0153-02153--
光纤压力传感器原理
光纤压力传感器原理 版权归原作者所有? 本文只是我精心从网络上搜集来的，我保留了原作者的姓名。如果有侵犯了你的权利，请第一时间通知我，我在第一时间内做出删除处理。给你带来的不便表示抱歉。另外，如果文章中出现了应该有图片而没有显示出来的，可能是因为文档在转换过程中的丢失造成的问题，如果图片的请和我联系。 光纤圧力传感器原理 网络搜集 光纤圧力传感器原理 压力传感器的重要传感元件是法布利-比洛特（FP）型光学干涉仪。干涉仪的两面镜子分别是位于一端的薄膜内表面和位于另一端的光纤尖端。所施加的压力P 引起了薄膜的偏移，而此偏移乂直接转换成了FP干涉仪空腔长度的变化。 为得到薄膜偏移和所施加的压力间的线性关系，传感器的形状和材料都经严格 择。其系可表示为: Lcav (P) = L0 + (P-POS) 其中P是施加到薄膜外表面上的压力（单位psi） P0是FP空腔内的压力（单位psi） Lcav是山信号解调器所测得的空腔长度（单位nm） L0是处于零点初始状态的空腔长度（单位nm）,通常定义为P =P0 S是传感器 的灵敏度（单位nm） 圧力传感器有三种不同的类型：1）量规型;2）绝对型和3）差分型。在量规型传感器的请况下，P0等于周W压力或大气压。量规型传感器有a）—个通气孔，它使空 腔处于周B压力下或b）—个密封成大气压的空腔;在绝对型压力传感器的悄形下, P0 = 0,工厂生产时其空腔在真空状态下密封;而在差分型传感器的1W形下，P0等
于任意的压力。这种类型的传感器有一个通气孔接头，用于维持空腔内给定的压力。 信号解调处理 原理 我们所有传感器的信号解调器都是根据口光干涉技术制成的。信号解调器 （FTI-lOOi, FTI-10,等）将来自传感器的光信号转换成绝对FP空腔长度。这个空 腔长度之所以被称为绝对是因为它确实对应着测量这个光信号时的FP干涉仪的物理空腔长度（相对于空腔长度的相对测量AL,其时被确定为任意的初始值）。这个差别是重要的，因为许多光纤传感技术、尤其是那些基于单色光干涉术（与白光干涉术相反）的传感技术，仅能测量长度变化AL。在要求长期静态测量的所有应用中，绝对测量是至关重要的。光信号以信号解调器采样速度所确定的频率被转化。 在压力传感器的1W况下，10, OOOnm的工作范ffl内转化准确度为?Inm。 一旦测得空腔长度Lcav,解调器就会根据下面的公式讣算P-POP-PO = (Lcav-LO)/S 然后就计录并在解调器上显示这一压力值（帝制单位psi或SI单位b吐）。灵敏度系数S（山仪器序列号决定）及L0的初始定义值提供了将所测得的空腔长度 转化为压?力的所有必要信息. 仪器序列号 （在传感器光纤接头附近打印的）仪器序列号有7位数，在压力传感器的请况下 以数字6开始。圧力传感器仪器序列号的形式为6XYZZZZ,其童义如下: *数字6表示该传感器为压力传感器（数字4表示温度传感器）; *数字X仅用于区别一批中那些具有相同灵敬度的传感器；* ZZZZ是灵敬度S 与刻度因数之积，即ZZZZ = S?10(n+l),其中n=0, 1, *数字Y给出了刻度因数n的值，即Y二n
微型光纤传感器的研究进展_戴丽华
1前言 光纤、激光与半导体是光学技术产业中三大主流技术方 向。在信息技术（Internation Technology ，IT ）以空前规模迅猛发展的今天，光通信与光传感器件的发展以其独特的优势受到各界人士的关注。IT 技术是建立在资源获取、资讯传输及信息处理三大基础领域上发展的技术，即传感技术、通信技术和计算机技术。自1970年美国康宁（Corning ）公司成功研制出传输损耗只有20dB/km 的低损耗石英光纤以来，短短的十几年光纤元器件就从实验室研发开始走向商品化，其社会、经济效益与日俱增。微机电系统（Micro-electro-mechanical Systems ，MEMS ）技术的引入，使得在硅或其他衬底材料上制作微型化的结构以制成微传感器成为了可能。与纤维光学相结合，近三十年的时间内，研究和投入应用的微型光纤传感器已达上百种，并在国防军事部、科研部门、制造工业、能源工业以及医疗等科学研究领域中都得到广泛应用。传感器的微小型化、多功能、高灵敏度和批量生产能力已是工业安全和国防建设的迫切需求。新型的光学压力传感器的开发仍然是当前研究的热点。光纤压力传感器具有抗辐射、抗电磁干扰、灵敏度高、精度好、便于形成网络等优点，结合微机电系统（MEMS ）微细加工技术，增加了结构紧凑、体积小、质量轻、可进行大批量生产的优势，使得光纤压力传感器具有更为广泛的应用前景，在聚合物MEMS 技术的辅助下，高深宽比结构成为了可能，有望克服传统压力传感器测量范围的局限性，可以更好的符合人们对微压测量的要求，得到更精准的测量效果。 目前在国防工业制造行业中，十分需要小型的，能够抗高温、耐高压或者在具有腐蚀性环境下正常工作的微型压力传感器。例如，飞机制造行业需要耐高温的微型传感器在喷射引擎处对于动力系统有严格的监控，而在飞机易损部件出需要灵敏的应变传感器对机身的疲劳性进行监控；油气井的勘探需要对于井内温度、压力、以及气体浓度进行严格监控，并且要求微传感器工作时需要严格杜绝电火花的产生；大型电力设备需要对其温度/电击穿进行检测；大型建筑安全工程监测需要大量分布式可以埋入建筑材料内的压力应力传感器等等。这类应用能够 提供的传感器安装空间非常有限，环境也相对恶劣，对传感器结构的设计和材料的选择也提出了特殊要求，对其工作性能的要求相对苛刻。 早前工业生产上普遍应用的一些压力传感器都是基于电学传感的。由于制造机理等因素，电学传感器有很多内难以克服的的问题存在，比如易受电磁干扰，较大的温度依赖性，体积相对较大，以及在可靠性、机械性能、精度、重复性和长期稳定性方面不甚理想。微型光纤传感基于光学机理，摒除了电学干扰，微细加工技术的引入大大减小了其制造尺度以及质量，可以解决传统电学传感器难于克服的难题。它能够承受极端条件而且对电磁干扰不敏感，没有化学活性，尺寸小，对温度不敏感，精度高，动态测量范围广，长期稳定性好，重复性可靠。目前光纤法布里一珀罗传感器已经开始应用于油井下温度和压力的测量，飞机机身应变安全性监测，桥梁内应力监测，发动机及大功率变压器的动态压力测试等应用中，展示出了该类传感器在安全和制作行业广阔的应用前景。另外，在生物医学方面，人体内血压、颅内压、肺部压力、膀胱和尿道压力以及血液流动状况的测量，都需要精确、耐用、可靠、对人体无害的微型压力传感器。 2光纤传感器的优点 光纤传感器能够在人难于达到的地方（如高温区），或者对 人体有害的区域（如核辐射区），起到人的“耳目”的作用，而且还能超越人体的生理极限，接收人的感官所感受不到的外界信息，这些独特的优点极大推动了光纤传感技术的发展，极大地满足了现代测量技术的需求。自20世纪70年代中期发展至今，各种新型光纤及光纤器件不断涌现，飞速发展。世界各工业先进国家已陆续开发出成百上千种光纤传感器，广泛涉及国防军事、航空航天、能源环保、工矿农业、生物医学、自动控制、计量测试、家庭生活等各个领域。此外光纤传感技术能够解决其他传感技术难以克服的测量问题，如强电磁干扰环境下的电流和电压测量；极高强度的电热及微波加热的辐射场内的温度的测量；大型混凝土建筑中应力应变的大规模测量需求等，成为了当代新型传感技术革命的核心。 微型光纤传感器的研究进展 戴丽华 （苏州工业职业技术学院，江苏苏州215104） 【摘 要】随着物联网的发展，各类传感器的研发进入了白热化的阶段，电学传感器制作技术已经十分成熟，为了呼应大型物 联网的发展需求，传感器正向多功能化、集成化以及微型化发展。主要介绍微型传感器的发展及研究现状，介绍微型光纤传感器的优点，对于现有的微型传感器研发技术进行分类讨论，针对广泛的应用需求进行各类传感器特点的分析，在此基础上对微型传感器的研发方向进行合理的展望。 【关键词】传感技术；物联网；微型光纤传感器【中图分类号】TP212【文献识别码】A 【文章编号】2095-3518（2013）12-59-04 2013年12月轻工科技 LIGHT INDUSTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY 计算机与信息技术
压力传感器原理
目录 1 概述 2 工作原理 1. 2.1 电阻应变片 2. 2.2 陶瓷型 3 选型要点 4 常见故障 5 四个无法避免的误差 6 抗干扰措施 7 八大发展趋势 将压力转换为电信号输出的传感器。通常把压力测量仪表中的电测式仪表称为压力传感器。压力传感器一般由弹性敏感元件和位移敏感元件（或应变计）组成。弹性敏感元件的作用是使被测压力作用于某个面积上并转换为位移或应变，然后由位移敏感元件或应变计转换为与压力成一定关系的电信号。有时把这两种元件的功能集于一体。压力传感器广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。 力学传感器的种类繁多，但常用的压力传感器有电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器，光纤压力传感器等。应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。 压力传感器是使用最为广泛的一种传感器。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量轻，不能提供电学输出。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生。其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。特别是随着MEMS技术的发展，半导体传感器向着微型化发展，而且其功耗小、可靠性高。 压阻式应变压力传感器的主要由电阻应变片按照惠斯通电桥原理组成。 电阻应变片
一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变 电阻应变片内部结构 片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变， 使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。 金属电阻应变片的内部结构 如图所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。 惠斯通原理
光纤光栅压力传感器
The research of FBG pressure sensing on the application of engineering ABSTRACT Fiber grating is one of the most rapid passive optical fiber components in recent years. Since 1978, the year when K.O.Hill and others first used the standing wave writing way in the germanium-doped fiber and make the world's first fiber grating, because of its’ many unique advantages, the use of the fiber grating in optical fiber communications Fields and fiber optic sensor Fields are broad prospected. With fiber grating manufacturing technology continues to improve, and the outcome of the application increasing, the fiber grating has been one of the most promising and representative optical passive components. The emergence of fiber grating makes many of the complex all-fiber communications and sensor networks possible, which greatly widened the scope of application of optical fiber technology. As sensor component, fiber grating also possesses other special functions. For example, high ability of resisting electromagnetism disturb, small size and weight, high temperature-proof, high ability of multiplex, being liable to connect with fiber, low loss, good spectrum characteristic, erosion-proof, high sensitivity, being liable to deform and so on. At present, the sensor that adopts FBG (fiber Bragg grating) as sensor components has become the main stream of development and cultivation. Pressure is the direct cause of the drifting of the Bragg wavelength of the grating, so research on the FBG pressure sensing character in-depth is important to the FBG sensing technology. The design is on the basis of understanding of FBG sensing elements; explore the using of FBG pressure character, so research on the FBG pressure sensing character in-depth is important to the FBG sensing technology. Bring forward a package project that can be used and the text.
新型应变筒式光纤Bragg光栅压力传感器
２００８经第８期 仪表技术与传感器 ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒ ２００８ ＮＯ．８新型应变筒式光纤Ｂｒａｇｇ光栅压力传感器 张金１，申人升１，王本宇２，王艳２，ｆ＝ｑｙ＿平２，张玉书１，杜国同１ （１．大连理工大学物理与光电工程学院。辽宁大连，１１６０２３；２．大连理工大学电子与信息工程学院，辽宁大连，１１６０２３）摘要：设计并制作了一种基于弹性应变筒式光纤布拉格光栅压力传感器，通过对传统结构进行优化，即弧形筒身设计，避免了应力梯度的存在，使筒身受力均匀，同时增大了应力响应范围。使用参考光栅进行温度补偿，解决了交叉敏感问题带来的影响。通过对应变筒几何尺寸和材料的改变，达到具体测量所需传感头的参数。实验以普通不锈钢材料为基体，测量范围０—３０ＭＰａ，压力灵敏度达到０．０３３ｎｍ／ＭＰａ．使用该结构可用于液体和气体的高压测量。 关键词：光纤布拉格光栅，压力，传感器，应变筒 中图分类号：ＴＮ２５３文献标识码：Ａ文章编号：１００２—１８４１（２００８）０８—０００１—０２ ＦｉｂｅｒＢｒａｇｇＧｒａｔｉｎｇＳｅｎｓｏｒＢａｓｅｄｏｎＴｈｉｎ－ｗａｌｌＳｔｒａｉｎＣａｎｉｓｔｅｒ ＺＨＡＮＧＪｉｎｌ，ＳＨＥＮＲｅｎ．ｓｈｅｎ９１，ＷＡＮＧＢｅｎ．妒，ＷＡＮＧＹａｈ２，ＹＡＮＷｅｉ．ｐｉｎ９２，ＺＨＡＮＧＹｕ－ｓｈｕｌ，ＤｕＧｕｏ－ｔｏｎ９１（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２３，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤｎｉｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｎｏｖｅｌｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇ（ＦＢＧ）ｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｏｒｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｎ－ｗａｌｌｓｔｒａｉｎｃａｎｉｓｔｅｒＷａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｆａｂｆｉｃａｔｅｄ．Ａｔｔｒｉｂｕｔｅｔｏｔｈｅａｒｃｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｔｈｉｎ—ｗａｌｌｓｔｒａｉｎｃａｎｉｓｔｅｒ，ｗｈｉｃｈＷａｓｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｆｏｒｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｓｔｒａｉｎｇｒａｄｓｏｎｔｈｅｃａｎｉｓｔｅｒＷ８８ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ；ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｔｈｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｒａｎｇｅｗａｓｗｉｄｅｎｅｄ．ＲｅｆｅｒｅｎｃｅｇｒａｔｉｎｇＷａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｒｅｍｏｖｅｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓ—ｔｕｒｂａｎｃｅｆｒｏｍｔｈｅｓｅｎｓｏｒ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｖｏｆｔｈｅｓｅｎｓｏｒｗｈｉｃｈｉｓｍａｄｅｏｆｓｔｅｅｌｒｅａｃｈｅｓ０．０３３ｎｍ／ＭＰａａｎｄｔｈｅｗｈｏｌｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｒａｎｇｅｉｓ０—３０ＭＰａ．Ｖａｒｉｅｔｉｅｓｏｆｓｉｚｅａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｃａｎｓｕｉｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｃｔｕａｌｑｕａｌｉｆｉｃａ－ｔｉｏｎｓ．Ｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｓｅｎｓｏｒｈａｓｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｌｉｑｕｉｄａｎｄｇａｓａｔｈｉｇｈ—ｐｒｅｓｓｕｒｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦＢＧ；ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｓｅｎｓｏｒ；ｓｔｒａｉｎｃａｎｉｓｔｅｒ ０引言 自从１９８９年Ｍｏｒｅｙ首次报道可将光纤光栅用作传感后，由于光纤布拉格光栅（ＦＢＧ）传感器作为一种无源器件，具有可靠性好、抗电磁干扰、尺寸小、重量轻、便于复用、传输距离远、耐腐蚀、能在复杂的化学环境下工作等优点，还具有其他传感器无可比拟的优势：传感信息采用波长编码，这样就不受光强的波动、连接损耗及光的偏振态的影响。因此一直是温度、压力、应变等传感器领域的研究热点¨“Ｊ。 但是由于裸光栅易损坏、响应灵敏度低以及温度应变交叉敏感等问题，光纤光栅一般不能直接用于各种实际测量环境中，必须采用适当的封装技术进行实际测量。对于压力测量，裸光纤光栅的压力灵敏度仅为０．００３ｎｍ／ＭＰａ，现在很多方案能够对压力进行增敏，如采用有机弹性体、波纹管等结构对光纤光栅进行增敏封装＂舟Ｊ，能够将应力响应度提高，并且可以应用于对精度要求较高的测量现场，但他们的测量范围一般较小，这就严重限制了光纤Ｂｒａｇｇ光栅作为应力传感器的应用与发展。 针对上述问题提出一种基子金属薄壁应变筒式新型光纤光栅压力传感器，实验中测得的灵敏度为０．０３３ｎｍ／ＭＰａ，是裸光纤光栅的ｌｌ倍，测量范围０—３０ＭＰａ，通过对结构及基体材料的改变可以实现灵敏度与响应范围的可调。因此可满足油气井下、油气管线等高温高压测量环境。 收藕日期：２００７—０９—０３收修改稿日期：２００８—０５—２２１基本原理 １．１光纤Ｂｒａｇｇ光栅传感原理 光纤Ｂｒａｇｇ光栅是光纤纤芯折射率沿轴向周期性变化，使前向传输的导模能量能够耦合到反向导模，形成反射波长周期变化的尖锐反射峰的光无源器件。由光纤耦合模理论＂’，光纤Ｂｒａｇｇ光栅的响应峰值波长为 Ａ口＝２ｎ。ⅡＡ （１）式中：ｎ。。为光纤纤芯的有效折射率；Ａ为光栅的周期。 改变光纤纤芯折射率和光栅周期时，Ｂｒａｇｇ反射波长变化量为 ＡＡ月＝２ＡＡ。ｄｆ＋２凡甜△Ａ（２）当只有应变作用时，（２）式形式变为 学：８。＋竽ｋ（Ｐ¨＋Ｐｌ：）＋Ｐ１２８ａ］（３） ＾Ｂ‘ 式中：８。为光栅轴向应变；占，为光纤径向应变；Ｐ。。、Ｐ。。为光纤的光弹常数泓为光纤的泊松常数，弘＝占。／ｅ，． 对于常用的锗硅单模光纤，ＰＩｌ取０．１１３，Ｐ１２取０．２５２，ｐ约为０．１７，ｎｅｆｆ约为１．４６。则（３）式简化为 △ＡＢｎ８＝０．７８６．。（４）１．２薄壁应变筒式光纤Ｂｒａｇｇ光栅压力传感器原理图１为应变筒式传感头的结构图，光纤Ｂｒａｇｇ光栅沿周向紧贴于内筒外壁（壁厚均匀处），内筒与被测环境连通，外筒密闭，屏蔽外界压力，使内筒内外两侧产生压力差，并起保护作用。压力差使内筒产生形变，使得光纤Ｂｒａｇｇ光栅的中心波长 万方数据
光纤压力传感器原理.doc
压力传感器 压力传感器的重要传感元件是法布利-比洛特(FP)型光学干涉仪。干涉仪的两面镜子分别是位于一端的薄膜内表面和位于另一端的光纤尖端。所施加的压力P 引起了薄膜的偏移，而此偏移又直接转换成了FP 干涉仪空腔长度的变化。 为得到薄膜偏移和所施加的压力间的线性关系，传感器的形状和材料都经严格选择。其系可表示为： Lcav(P) = L0 + (P-P0S) (1) 其中P是施加到薄膜外表面上的压力(单位psi) P0是FP空腔内的压力(单位psi) Lcav是由信号解调器所测得的空腔长度(单位nm) L0是处于零点初始状态的空腔长度(单位nm)，通常定义为P =P0 S 是传感器的灵敏度(单位nm) 压力传感器有三种不同的类型：1)量规型；2）绝对型和3）差分型。在量规型传感器的情况下，P0等于周围压力或大气压。量规型传感器有a)一个通气孔，它使空腔处于周围压力下或b)一个密封成大气压的空腔；在绝对型压力传感器的情形下，P0 = 0，工厂生产时其空腔在真空状态下密封；而在差分型传感器的情形下，P0等于任意的压力。这种类型的传感器有一个通气孔接头，用于维持空腔内给定的压力。 信号解调处理 原理 我们所有传感器的信号解调器都是根据白光干涉技术制成的。信号解调器(FTI-100i, FTI-10，等)将来自传感器的光信号转换成绝对FP空腔长度。这个空腔长度之所以被称为绝对是因为它确实对应着测量这个光信号时的FP干涉仪的物理空腔长度（相对于空腔长度的相对测量ΔL，其时被确定为任意的初始值）。这个差别是重要的，因为许多光纤传感技术、尤其是那些基于单色光干涉术（与白光干涉术相反）的传感技术，仅能测量长度变化ΔL。在要求长期静态测量的所有应用中,绝对测量是至关重要的。光信号以信号解调器采样速度所确定的频率被转化。在压力传感器的情况下，10,000nm 的工作范围内转化准确度为±1nm。一旦测得空腔长度Lcav，解调器就会根据下面的公式计算P-P0P-P0 =
光纤压力传感器的性能研究_刘昕
第３５卷 第２期２０ １５年２月 物 理 实 验 ＰＨＹＳＩＣＳ ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＡＴＩＯＮ Ｖｏｌ ．３５ Ｎｏ．２ Ｆ ｅｂ．，櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶 ２０１５ “ 第８届全国高等学校物理实验教学研讨会”论文 收稿日期：２０１４－０６－０３ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（ Ｎｏ．６１３７１０５５） 作者简介： 刘 昕（１９９３－），女，天津人，首都师范大学物理系２０１１级本科生． 导师简介： 刘 维（１９６５－），女，北京人，首都师范大学物理系副教授，博士，主要从事应用光学方面的研究 ．光纤压力传感器的性能研究 刘 昕，乔飞帆，曹丽丹，刘 维 （首都师范大学物理系，北京１００ ０４８） 摘 要： 利用自制的全光纤马赫－曾德尔干涉仪，对压力引起的光功率的变化进行了测量和分析，给出了该系统相干检测最佳工作范围是５～１３Ｎ，灵敏度为－０．１３０ ０μＷ／Ｎ．在不同温度变化范围内，随着压力的增加，光功率分别以０．２２３ ４μＷ／Ｎ到０．４８２ ３μＷ／Ｎ的变化率减小．关键词：全光纤马赫－曾德尔干涉仪；压力传感器；温度；灵敏度；多信号检测 中图分类号：Ｏ４３６．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５－４６４２（２０１５）０２－００３４－ ０４１ 引 言 与传统的压力传感器相比，光纤压力传感器具有体积小、重量轻、不受电磁干扰和可用于易燃易爆的环境中等特点，以它为基础构成的分布式 压力传感系统，可以实现信号的实时监控［１－ ３］．由 于具有抑制光源噪声和模式噪声的优势，光纤马赫－曾德尔（Ｍ－Ｚ）干涉仪在高精度测量中应用越来越广泛，它可以对温度、压力、磁场、电流和超声 波等多种物理量进行测量［４－ ５］． 本文利用自制的全光纤马赫－曾德尔干涉传感系统，对压力信号引起的光功率变化进行了测试，在确定该系统压力工作范围的基础上，得到了不同温度下，光功率随压力变化的情况；该项工作对于光纤传感器的多信号检测应用有参考价值． ２ 理论分析 一般来说，压力等外界物理量都能直接影响３个光纤参量从而影响其中光波的相位．具体可 以分为以下３个方面［ ６］ ：１ ）纵向应变（光纤被拉长）引起的相位变化为Δφ１＝１２ ｎｋ０Ｌ（２－ｎ２ Ｐ１２）ε３．（１ ）２ ）横向应变（光纤被挤压）引起的相位变化为Δφ２＝ｎｋ０Ｌａｎｋ０Δｋ（） ｄ ａ－１２ｎ２（ Ｐ１１＋Ｐ１２［］ ）ε１．（２ ）３）光弹效应（横纵综合影响）引起的相位变化为 Δφ３＝ｎｋ０Ｌε３－１２ｎ２（Ｐ１２＋Ｐ１１）ε１－１２ ｎ２ Ｐ１２ε［］ ３．（３ ）在以上３式中ｎ为光纤折射率，ａ为光纤半径，ｋ０＝ ２πλ 为光纤中的传播常量，Ｐ为应变光学常量，其下标为对应的受力方向，这些量都与光纤的种类有关．Ｌ为光纤长度，ε１和ε３分别为横向和纵向应变． ３ 测试系统 光纤马赫－曾德尔光纤干涉仪系统框图［６－ ７］如 图１所示．从激光器发出的光，经３ｄＢ耦合器之后，其中一束光在参考臂中传播，另外一束在传感臂中传输，压力信号加在传感臂，经过第２个３ｄＢ耦合器的光将信号送到光功率计， 根据双光束干涉原理，２路光的光强分别为［８ ］ 图１ 光纤马赫－曾德尔干涉仪压力传感系统框图