反射式光纤传感器
光纤传感器的工作原理
光纤传感器的工作原理
光纤传感器是一种对光强度十分敏感的新型传感器，它具有体积小、重量轻、耐环境性能好、测量范围大、非接触性强、使用省电等优点。
它是将一种特定的光学纤维绑成特定形状，然后集成到传感器系统中的一种传感器，光纤的内部反射的特性使其具有传输光信号的能力。
光纤传感器的基本原理就是光学纤维将环境中的外界信号转换成光信号，再通过光学纤维传递到测量终端，在终端处可以进行判断和处理，根据处理结果，通过电信号来控制外界装置，最终实现测试目标。
其传输特性本质上是把光变换成电，从而实现检测和测量，从而达到实现自动控制的目的。
光纤传感器的传感原理有分光原理、多模传感原理和非分光原理。
其中，分光传感原理是依靠多色拓扑不同的光纤把被检测物体表面的能量分解成不同波长的光信号，不同波长的光源在光纤上传播时，会被表面反射形成不同光强度的光信号；而多模传感原理则是由一根光纤传感器得到物体表面的温度、光、压力和其他物理量信号，通过光纤得到物体表面的反射特性，通过特定的滤波器提取出指定的物理信号；最后，非分光原理是把光纤上不同光强度的信号通过传感器转换为电信号，根据电信号的强弱来控制外部的装置，实现物理量的监控和控制。
总之，光纤传感器的传感原理既具有灵敏度又具有稳定性，是一种普遍应用于工业检测、检验和测量等领域中皆有广泛运用的特殊传感器。
光纤传感器使用说明以及使用中的注意事项
光纤传感器使用说明以及使用中的注意事项光纤传感器应用广泛，几乎涉及国民经济、国防和人民日常生活的所有重要领域，尤其是在恶劣的环境中。
多年来，他们解决了许多行业的技术问题，市场需求巨大。
光纤传感器使用说明以及使用中的注意事项? 1.光纤传感器使用说明SET按钮，可用于设置灵敏度。
传感器的基本原理是通过光纤探头感测不同介质的折射率，从而获得数字信号，显示在屏幕上，并通过比较显示值的大小和设置的灵敏度值来发送开关值。
指示灯，当传感器有信号输出时，指示灯亮。
屏幕上以绿色显示“设置敏感值”，以显示当前设置的敏感值。
当探头采集的值变为该值时，传感器产生信号。
“电流敏感值”在屏幕上显示为红色，以显示传感器当前采集的值。
“选择按钮”和左右箭头可以实现各种功能的选择，相当于翻页键。
“模式选择按钮”此按钮可用于设置不同的工作模式。
2.光纤传感器使用说明不得安装在以下场所：阳光直射、高湿度、霜冻、腐蚀性气体、直接振动或冲击;当电源线、电源线和光电开关使用同一接线管或接线槽时，原则上，由于感应或产品损坏，应分开布线或使用屏蔽线。
请使用0.3mm线，控制在1000以上，m以下;打开电源后，可以在200ms以上检测到。
当负载与光纤传感器电源分离时，务必先连接光纤传感器电源;切断电源时会出现输出脉冲，因此首先切断负载或负载线的电源;在使用插件时，为了防止触电或短路，请在未使用的连接电源端子上贴上保护贴片;拆卸和安装放大器时，请务必切断电源;当光纤单元固定在放大器单元中时，不要拉伸或压缩;确保防护罩在使用过程中被遮盖;不要用香蕉水、汽油、丙酮或灯油清洗。
光纤传感器使用说明以及使用中的注意事项?光纤传感器也可分为反向反射、漫反射等类型。
光纤传感器可以检测到远处的被检测物体。
由于存在光纤损耗和色散，长距离光纤传输系统必须在线路的适当位置配备中间放大器，以处理和放大衰减和畸变的光脉冲信号。
光纤对射传感器不稳定的原因
光纤对射传感器不稳定的原因说到光纤对射传感器不稳定的原因嘛，很多人一听到“光纤”就觉得高大上，感觉自己离这个技术世界还挺远的，其实它就是一个通过光信号来检测物体是否存在、位置如何的设备。
你看，它用的光束就像咱们平时看的手电筒射出的光那样，只不过它传递的不是咱们眼睛能看到的光，而是一些“看不见”的红外光。
所以嘛，光纤对射传感器如果出现问题，咱们大多数人都搞不清楚到底是哪里出了问题。
很多时候，这种设备的不稳定并不像外人想象的那么复杂，反而可能是一些看似不起眼的小细节造成的。
比如说，如果光纤被遮挡了、脏了，或者传感器的灵敏度设置不对，都会让它不“听话”，稳定性一下子就掉链子了。
先说说光纤本身的“脾气”。
其实这个东西对外界环境特别敏感，尤其是光纤的接头部分。
如果接头有点松动，光信号就可能传得不顺畅，信号变弱或者中断。
就像你插上耳机，插头不稳那种感觉，声音时有时无，让你抓狂。
尤其是如果环境比较脏乱，比如空气中灰尘多了，光纤的接头一旦有了灰尘，信号就会受到干扰，稳定性自然也差了。
像温度、湿度这些变化，也是它的不安定源。
你知道的，夏天温度高，冬天温度低，温差太大了，光纤材料的膨胀和收缩也会影响信号的传输，像个“心情不稳定”的人，忽上忽下的，怎么都抓不住。
再说说电源问题，很多时候大家忽视了电力供应对设备的影响。
你想啊，光纤传感器是需要电力支持的，电流如果不稳定，传感器接收到的信号就不稳定，传输出去的反馈也就不靠谱了。
如果电源电压不稳，或者电池快没电了，就算你的设备本身没有坏，给它源源不断的动力也会受到影响。
就好比你手机电池剩个5%，用得再好，快没电的时候也跑得慢，甚至掉线。
电源问题，往往是很多故障的“元凶”。
光纤的安装环境也是一个大问题。
如果传感器安装在一个光线复杂、反射比较强的地方，也可能影响其稳定性。
光纤对射传感器的工作原理，就是通过发射和接收光信号来判断物体是否存在。
如果周围有强光照射，或者反射光过多，它就会受到干扰，误判断物体的存在与否。
光纤传感器
(0 Z L ) (Z 0,Z L )
(6)
上式中 L 是光纤产生微弯的区域，A 为其弯曲幅度， 为空间频率，设光 纤微弯变形函数的微弯周期为 ，则有 2 / 。光纤由于弯曲产生的光能 损耗系数是：
A 2 L sin[( c )L / 2] sin[( c )L / 2] { } 4 ( c )L / 2 ( c )L / 2
3
(2)
(2)式中 ( z ) a 0 [1 ( z / a 0 ) 2 ] ，这里，S 为接收光面，即纤芯端面。 在纤端出射光场的远场区， 为简便计算，可用接收光纤端面中心点处的光强
赵伟 郑虹
来作为整个纤芯面上的平均光强，在这种近似下，得在接收光纤终端所探测到的 光强公式为：
I (r ,z )
赵伟 郑虹
光纤传感实验
光纤的研究和应用是 20 世纪 70 年代末发展起来的一个新的领域。 光纤通信 已经成为现代通信网的主要支柱。光纤通信的发展极为迅速，新的理论和技术不 断产生和发展。传感器是信息技术的三大技术之一。随着信息技术进入新时期， 传感技术也进入了新阶段。 “没有传感器技术就没有现代科学技术”的观点已被 全世界所公认，因此，传感技术受到各国的重视，特别是倍受发达国家的重视， 我国也将传感技术纳入国家重点发展项目。光纤传感器件具有体积小、重量轻、 抗电磁干扰强、防腐性好、灵敏度高等优点；用于测量压力、应变、微小折射率 变化、微振动、微位移等诸多领域。 光纤传感器按传感原理可分为功能型和非功能型。 功能型光纤传感器是利用 光纤本身的物理特性把光纤作为敏感元件，所以也称为传感型光纤传感器。非功 能型光纤传感器是利用其它敏感元件感受被测量变化，光纤仅作为传输介质，传 输来自远外或难以接近场所的光信号，所以也称为传光型传感器。 光纤传感器按被调制的光波参数不同又可分为强度调制光纤传感器， 相位调 制光纤传感器， 频率调制光纤传感器，偏振调制光纤传感器和波长(颜色)调制光 纤传感器。 光纤传感器按被测对象的不同， 又可分为光纤温度传感器， 光纤位移传感器， 光纤浓度传感器，光纤电流传感器，光纤流速传感器，光纤液位传感器，光纤电 压传感器等。 光纤传感器可以探测的物理量很多，已实现的光纤传感器物理量测量达 70 余种。然而，无论是探测哪种物理量，其工作原理无非都是用被测量的变化调制 传输光光波的某一参数，使其随之变化，然后对已调制的光信号进行检测，从而 得到被测量。 将光纤和传感器结合一起的光纤传感器是将力热光电等物理基本概 念和原理结合起来的综合实验。
光纤传感器检测颜色原理
光纤传感器检测颜色的原理主要基于光纤传感器的基本工作原理和颜色传感器的特点。
光纤传感器的基本原理是，当任何场景或表面的光照条件发生改变时，它会改变光纤内传输的光信号，从而实现色散、衍射、散射或吸收等及其他物理和光学行为的测量和引发。
在检测颜色方面，光纤传感器利用特定波长的光照射目标物体，然后接收反射回来的光。
通过检测反射光中红、绿、蓝三个波段光的量，光纤传感器可以计算出各自的受光比例，从而判断目标物体的颜色。
此外，光纤传感器通常使用热色转换模型进行温度测量。
当物体温度变化时，灵敏的热值色变材料会有颜色的变化，这种颜色的变化通过光纤传输获得光的信息。
软件处理这些信息，识别光的成分RGB，从而确定这束光的色度，达到温度与色度的一一对应关系。
因此，RGB三基色的测试精度将直接影响光纤温度传感器的温度测量精度。
颜色传感器的工作原理是，当光子形式的光能轰击在金属表面上时，金属表面上的自由电子会被激发并跳出金属晶格，从而产生电子或电流的流动。
产生的电流量取决于光子的能量或入射光的波长。
这就是计算反射回来的光的波长的方法。
如果光的波长小于或等于阈值波长，则电子可以从金属表面发射。
阈值频率对应于电子破坏金属键所需的最小能量。
因此，通过检测反射光的波长和强度，光纤传感器可以确定目标物体的颜色。
总的来说，光纤传感器检测颜色的原理是通过测量反射光的波长和强度，以及利用热色转换模型进行温度测量，从而实现对目标物体颜色的准确检测。
1。
反射式强度型光纤传感器在微小位移精密测量中的应用
（ ｏｅ ｅｏ ｈｓ ｓａ ｄＥｅｔ ｎ ｓＳ ａ ｘ Ｕ ｉ ｒｉ ， ａ ｕｎ ３０ ６ Ｃ ｍａ Ｃ ｌｇ ｆ ｙｉ ｎ ｌ ｒ ｉ ，ｈ ｉ ｎｖ ｓｙＴ ｉ ａ ０ ０ ０ ，ｈ ） ｌ Ｐ ｃ ｃｏｃ ｎ ｅ ｔ ｙ
电矢量 Ｅ的振动 。通常用 下式 表示 ： Ｅ Ａ ｉ（ ｔ￣） ＝ ｓ ｔ＋ｂ ｎｏ
等测量的基础 ，因而可间接检测其 他物理量 的变 化 。光纤传感器是伴随着光纤及通信技术的发展而 逐步形成的。光纤传感器是利用光在光纤中传播特 性的变化来调制波导 中的光波 ， 使光纤 中的光波参 量随被测量的变化而改变 ， 从而求得被测信号 的大 小。 反射式强度型光纤传感器（ Ｉ — Ｏ ） Ｒ Ｍ Ｆ Ｓ 具有原 理简单、 设计灵活、 价格低廉等特点 ， 已在许多物 并 理量 （ 如位移 、 转速 、 振动等 ） 的测量中获得成功应 用。本文主要通过实验测量定量分析 了不同反射率
的被测物 、光纤对 的轴间距对输 出的具体影响 ； 因 为在实际测量 中被测物、光纤对的轴间距是给定 的， 无法设定 ， 这就需要选定合适 的测量点 ， 在这里
式中 一电场 Ｅ的振辐矢量 ； 波的振动频率 ； 护一 光的相位； 光的传播时间。 卜 由上式可见 ， 只要使光的强度 、 偏振态（ 矢量
中 图分 类号 ： Ｐ １ Ｔ ２６ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ６ ２－９ ４ ２ ０ ）２－０ ３ ０ １ ７ － ８ （０ ７ ０ － ９ － ３ ４ ０
Ａｐ ｆ ａ ｉ ｎ ｏ ｒ ｆ ｃ ｉ ｎ ｔ ｐ ｂ ｒ ｓ ｎ ｏ ｎ ｓ ａｌ ｄ ｓ ｌ ｃ ｍｅ ｔ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｐ ｃ ｔｏ ｆ ｅ ｅ ｔｏ － ｙ ｅ ｆ ｅ ｅ ｓ ｒ ｉ ｍ ｌ ｉｐ ａ ｅ ｎ ａ ｕ ｅ ｎ ｉ ｌ ｉ
光纤传感器的使用注意事项
光纤传感器的使用注意事项光纤传感器是一种通过光信号来检测和测量物理量的传感器。
它具有高精度、快速响应和抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗仪器等领域。
然而，光纤传感器的使用也需要注意一些事项，以确保其正常运行和长期使用。
首先，保护光纤传感器免受机械损伤。
光纤传感器中的光纤是非常脆弱的，容易受到挤压、弯曲或拉伸而断裂。
因此，在安装和维护光纤传感器时，要注意避免对光纤造成机械压力或拉力，以免影响其灵敏度和精度。
其次，防止光纤传感器受到光源和环境光的干扰。
光纤传感器一般采用光的反射或传输来进行信号检测，因此，光源的选择和环境光的控制对其正常工作至关重要。
在使用光纤传感器时，要选择合适的光源，并将其放置在距离光纤传感器一定距离的位置，以避免光源直接照射到光纤上。
同时，还应采取措施防止环境光的干扰，例如使用光纤套管或盖板来遮挡周围的光线。
另外，注意保持光纤传感器的清洁。
光纤传感器的传感部分通常是裸露的光纤，容易受到灰尘、油污等污染物的影响，导致信号的失真和测量的不准确。
因此，在使用光纤传感器时，要定期检查和清洁光纤传感器，确保其表面干净无污染。
可以使用棉签或软布轻轻擦拭光纤表面，但要注意不要使用化学溶剂或过于湿润的布料，以免损坏光纤。
此外，正确选择合适的光纤传感器类型和规格也非常重要。
不同类型和规格的光纤传感器适用于不同的应用场景和测量需求。
在选择光纤传感器时，要仔细了解其技术参数和性能指标，确保其能够满足所需的测量精度、响应速度和环境要求。
最后，定期维护和保养光纤传感器。
光纤传感器在长期使用中会面临颜色衰减、光源老化等问题，因此，定期维护和保养是必要的。
可以定期对光纤传感器进行校准和校验，保证其工作的稳定性和精度。
此外，还要注意防止光纤传感器受到温度变化、湿度变化等环境因素的影响，避免在恶劣的工作环境中使用光纤传感器。
总之，光纤传感器作为一种高精度的传感器设备，在使用时需要注意的事项很多。
光纤传感器原理及应用技术
光纤传感器原理及应用技术光纤传感器是一种基于光学原理进行测量和检测的传感器，它通过利用光纤的特性，将光信号转换为电信号，实现对被测量物理量的测量。
光纤传感器具有高精度、即时响应、抗干扰能力强等优点，在许多领域得到了广泛的应用。
光纤传感器的原理是基于光的传播和反射原理。
光纤是一种由光纤芯和包覆层组成的细长材料，光信号在光纤芯内由于全反射而传输。
当外部环境发生变化时，比如温度、压力、湿度等物理量发生变化时，会引起光纤芯的折射率发生变化，进而改变光信号传播的特性，通过对光信号的检测和分析，可以得到被测物理量的信息。
1.光纤光栅传感器：光纤光栅传感器是一种利用光纤中的光栅结构实现测量的技术。
当外界物理量作用于光栅上时，光栅的折射率、光栅常数等参数会改变，进而改变光纤中光信号的传播特性。
利用对光信号的分析，可以实现对温度、压力、应变等物理量的测量。
光纤光栅传感器具有高精度、远距离传输、抗干扰能力强等优势，在工业、航空航天、环境监测等领域得到广泛应用。
2.光纤光耦合传感器：光纤光耦合传感器是一种利用光纤与被测物之间的光耦合效应实现测量的技术。
光纤输入端将光源发出的光信号通过总反射等机制输入到被测物上，在被测物上发生反射、散射等光学效应后，再传回到光纤输出端。
通过对光信号的分析，可以得到被测物的信息，如距离、位置、形变等。
光纤光耦合传感器可以实现远距离测量、抗干扰能力强等优点，广泛应用于机械制造、机器人、石油勘探等领域。
3. 光纤陀螺仪：光纤陀螺仪是一种利用光学运动学原理实现姿态变化测量的传感器。
光纤陀螺仪利用光纤中的Sagnac效应，在光纤环结构中通过激光的传播过程实现对旋转加速度和角速度的测量。
光纤陀螺仪具有无惯性元件、高精度、稳定性好等优点，在惯导、导航、航空航天等领域得到广泛应用。
总之，光纤传感器以其高精度、远距离传输、抗干扰能力强等优点，在物理量测量领域得到了广泛的应用。
随着光学技术的不断发展，光纤传感器的性能会不断提升，应用领域也会不断拓展。
光纤传感式探测器工作原理
光纤传感式探测器工作原理A fiber optic sensor is a device that uses optical fibers to transmit and detect information about the surrounding environment. It works by utilizing the principle of total internal reflection, in which light is transmitted along the core of the fiber and any changes in the environment surrounding the fiber can be detected by measuring the changes in the light signal.光纤传感器是一种利用光纤传输和检测周围环境信息的装置。
它利用全内反射的原理工作，通过沿着光纤芯传输光线，可以通过测量光信号的变化来检测光纤周围环境的变化。
The working principle of a fiber optic sensor is based on the fact that when light enters the core of the optical fiber, it undergoes total internal reflection, which means that the light is completely reflected back into the core of the fiber, allowing it to travel long distances without significant loss of intensity.光纤传感器的工作原理基于这样一个事实：当光进入光纤的芯部时，会发生全内反射，也就是说光线被完全反射回光纤的芯部，使其能够在不显著损失强度的情况下传播很长的距离。
光纤传感技术详解
• 光弹效应 解调原理：检偏器
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普克尔效应（电光效应）
当压电晶体受光照射，并在与光照正交的方向上加以高压电 场时，晶体将呈现双折射现象，这种现象被称为Pockels效应， 如下图所示。并且，这种双折射正比于所加电场的一次方在晶 体中，两正交的偏振光的相位变化为
3 n0 r3U L 0 d
检测原理
应力应变效应：光纤长度变化 光弹效应:光纤芯折射率变化 磁致伸缩效应：光纤芯直径变化 声光效应 光热效应 萨格纳克(Sagnac)效应
被调制的 光信号
45
o
o
29
e
o
e
光束传播示意图
两光分量对应的振幅分别为：
轴1光分量振幅: A sin 4 轴2光分量振幅: A cos 4
A sin 4
轴1
参考矢量
A
A
O
4
A sin 4
光纤传感技术
1
光纤发展历史
1870年，英国物理学家丁达尔的实验
1960-光纤发明
1966-华裔科学家“光纤之父”高锟 预言光纤将用于通信。 1970-美国康宁公司成功研制成传输损耗只有20dm/km的光纤。 1977-首次实际安装电话光纤网路 1978-FORT在法国首次安装其生产之光纤电 1979-赵梓森拉制出我国自主研发的第一根实用光纤，被誉为“中
其中：n0 — 正常折射率；re — 电光系数；U — 加在晶体片上的横向电压； λ— 光波长；L — 光传播方向晶体长度；d — 电场方向晶体厚度。
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系统经实验能够测量油罐内液位0～ 精度± 系统经实验能够测量油罐内液位 ～3m,精度±1% 精度
实例三
采用了两圈接收光纤围绕一根 发射光纤的结构， 、 都是接收 发射光纤的结构，R1、R2都是接收 光纤， 光纤，由于距离信息被多根光纤平 且果取IR2/IR1，此值仅与测量 均，且果取 ， 距离有关，这样降低了信号噪声， 距离有关，这样降低了信号噪声， 可测范围o～ 可测范围 ～1000tun，分辨率超过 ， 0.1um。 。 最大测量距离可以通过调整两圈 接收光纤之间的距离来调节
反射面偏转检测法
由弹性膜片直接作为反射面， 由弹性膜片直接作为反射面，膜片的变形只是带动一个专门的反射 表而产生偏转， 表而产生偏转，从而使接收光强发生变化这种工作方式的最大优点是能 获得很高的灵敏度。但是高频性能往往要降低。 获得很高的灵敏度。但是高频性能往往要降低。
实验测试结果表明, 测量精度达1. 实验测试结果表明 测量精度达 5%FS
实例二
选取大芯径200µm的多模光 的多模光 选取大芯径 按照图示排列,L1、 为两组 纤,按照图示排列 、L2为两组 按照图示排列 探测器发光光路;PD1、PD2 为接 探测器发光光路 、 收器接收反射光光路; 收器接收反射光光路 中间三根为 定位光纤。 定位光纤。
反射式强度调制型光纤传感器
反射式强度调制型光纤传感器，简称 反射式强度调制型光纤传感器，简称RIM-FOS，具有 ， 结构简单、性能可靠、设计灵活、价格低廉等优点 等优点， 结构简单、性能可靠、设计灵活、价格低廉等优点，而 且可适用于位移 转角、应变、压力、振动、温度、 位移、 且可适用于位移、转角、应变、压力、振动、温度、表 等多种物理量的测量。 面粗糙度等多种物理量的测量 面粗糙度等多种物理量的测量。 最早提出RIM-FOS结构并申请专利的是美国的 结构并申请专利的是美国的 最早提出 W.E.Frank和C.D.Kissinger等人和 等人和R.O.Cook等人，他 等人， 和 等人和 等人 们对该类传感器的频率响应 动态范围、线性区间、 频率响应、 们对该类传感器的频率响应、动态范围、线性区间、工 等重要问题取得了具有权威性的研究成果。 作距离等重要问题取得了具有权威性的研究成果 作距离等重要问题取得了具有权威性的研究成果。 国内从二十世纪八十年代始， 国内从二十世纪八十年代始，不少学者也开始关注 RIM-FOS，并进行了广泛而深入的研究。 ，并进行了广泛而深入的研究。
M=Pr/Pt
基本原理
d<d0， d<d0，死区 d0<d<dp,前坡，灵敏度较高，线性较好dp为峰值距离 d0<d<dp,前坡，灵敏度较高，线性较好dp为峰值距离 前坡 dp 对应的Mp，称为峰值调制函数， 对应的Mp，称为峰值调制函数，当测量反射面粗糙度时 Mp 传感器应工作在峰值距离处 后坡,斜率为负， d>dp, 后坡,斜率为负，其调制函数基本上是光强平方的 倒数，后坡一般适用于低分辨率大量程的位移测量。 倒数，后坡一般适用于低分辨率大量程的位移测量。
光源 发射光纤
反射面
探测器 接收光纤 线位移
正镜式光强调 接收光纤
斜镜式光强调制
基本原理
由于反射回光纤的强度信号容易受光源功率波动或传输光纤 损耗的影响, 损耗的影响 要直接从光强信号得到反射面到光纤端面的绝对距 离十分困难。 离十分困难。 光强调制函数M是 接收的光功率与 发送的光功率之比。 接收的光功率与TF发送的光功率之比 光强调制函数 是RF接收的光功率与 发送的光功率之比。 M反映的是传感器的强度调制特性，它是反射式强度调制型传感 反映的是传感器的强度调制特性， 反映的是传感器的强度调制特性 它是反射式强度调制型传感 进行测量的基础。 器进行测量的基础。 代表漫反射损耗部分， 阴影 I代表漫反射损耗部分，由于此时的漫散射角大于接收 代表漫反射损耗部分 光纤的数值孔径角，所以这部分的散射光不能被 接收;阴影部 不能被RF接收 光纤的数值孔径角，所以这部分的散射光不能被 接收 阴影部 代表漫反射有效部分， 分II代表漫反射有效部分，由于此时的漫散射角小于数值孔径角， 代表漫反射有效部分 由于此时的漫散射角小于数值孔径角， 因此这部分的散射光对接收光有贡献 对接收光有贡献。 因此这部分的散射光对接收光有贡献。所以实际的光强调制特性 曲线将从理想特性曲线A变到实际曲线 变到实际曲线B。 曲线将从理想特性曲线 变到实际曲线
曲率检测法
光纤束截面上光纤排列成三层同心圆环，由中心向外依次为内接收层、 光纤束截面上光纤排列成三层同心圆环，由中心向外依次为内接收层、投射层 内接收层 外接收层。 和外接收层。 膜片不受压力时处于平直状态，此时内、外层接收的光强信号相等 在压力作 膜片不受压力时处于平直状态，此时内、外层接收的光强信号相等,在压力作 用下,膜片变形而在光线投射处有一曲率 由此使得内接收层光强信号(I 大于或小 膜片变形而在光线投射处有一曲率,由此使得内接收层光强信号 用下 膜片变形而在光线投射处有一曲率 由此使得内接收层光强信号 i)大于或小 于外接收层光强信号（I0）。 于外接收层光强信号（ 如果能选择膜片、光纤的特性参数并使之满足一定关系,则以内、外层信号 如果能选择膜片、光纤的特性参数并使之满足一定关系 则以内、 作为输出，能够有好的线性度。 之比的对数 ln (I0/Ii）作为输出，能够有好的线性度。对按这种方式工作的一个 实际传感器的标定结果,表明线性度达到 表明线性度达到0.25%左右。 左右。 实际传感器的标定结果 表明线性度达到 左右
多种光纤排布结构
多种光纤排布结构
典刑RIM-FOS的强度调制特性曲线 典刑RIM-FOS的强度调制特性曲线
实例一
耦合进反射光纤的光强随距离L的变化有上升和下降两个区 耦合进反射光纤的光强随距离 的变化有上升和下降两个区 光强最大值出现的位置仅由反射光纤端面与反射面的距离决 段, 光强最大值出现的位置仅由反射光纤端面与反射面的距离决 与光源功率的大小无关。 定, 与光源功率的大小无关。
实例一
单纯由最大光强输出 光纤来判别距离L有较大 光纤来判别距离 有较大 误差。 误差。为提高测量精度可 以通过选择外径较小的光 纤作反射光纤、离开中心 纤作反射光纤、 (入射 光纤一定距离排列 入射) 入射 反射光纤等方法实现。 反射光纤等方法实现。这 里提出通过计算两个最大 里提出通过计算两个最大 输出光强的比值方法来确 输出光强的比值方法来确 定反射面距反射光纤端面 的精确距离。 的精确距离。
基本原理
光源发出的光经过发送光纤照射到反射面发生反射， 光源发出的光经过发送光纤照射到反射面发生反射，反 射光进入接收光纤，最后由光电探测器接收。 射光进入接收光纤，最后由光电探测器接收。当反射面相 对于光纤端面的距离d发生变化时 发生变化时， 对于光纤端面的距离 发生变化时，反射回接收光纤的光 强也会发生变化，在其它参数不变的情况下，探测器接收 强也会发生变化，在其它参数不变的情况下，探测器接收 到的光功率Pr的大小取决于距离 的大小取决于距离d。 到的光功率 的大小取决于距离 。
在L1工作,L2非工作时,探测器PD1和PD2同时接收光源L1的信号, 用X1、Y1表示：
在L2 工作,L1 非工作时,探测器PD1和PD2同时接收光源L2的信号, 用X2、Y2表示：
实例二
S为与液位成正比的信号 代表液位 为与液位成正比的信号,代表液位 为与液位成正比的信号
从上述公式看出光功率P1和 以及 以及K1、 、 、 全部消除 全部消除, 从上述公式看出光功率 和P2以及 、K2、M1、M2全部消除 克服了由于这些因素所造成的测量误差,提高了测量精度 提高了测量精度。 克服了由于这些因素所造成的测量误差 提高了测量精度。