光纖傳感器FOS(FiberOpticalSensor)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種基于光導(dǎo)纖維的新型傳感器。它是光纖和光通信技術(shù)迅速發(fā)展的產(chǎn)物，它與以電為基礎(chǔ)的傳感器有本質(zhì)區(qū)別。光纖傳感器用光作為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質(zhì)。因此，它同時(shí)具有光纖及光學(xué)測(cè)量的特點(diǎn)。①電絕緣；②抗電磁干擾高電壓大電流,強(qiáng)磁場(chǎng)噪聲,強(qiáng)輻射；③非侵入性；④高靈敏度;⑤容易實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)的遠(yuǎn)距離監(jiān)控。測(cè)量物理量：位移、速度、加速度、液位、應(yīng)變、壓力、流量、振動(dòng)、溫度、電流、電壓、磁場(chǎng)等第六節(jié)光纖傳感器1各種裝飾性光導(dǎo)纖維

2發(fā)光二極管產(chǎn)生多種顏色的光線，通過光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)到東方明珠球體的表面。在計(jì)算機(jī)控制下，可產(chǎn)生動(dòng)態(tài)圖案。上海東方明珠3一、光導(dǎo)纖維導(dǎo)光的基本原理

光是一種電磁波,一般采用波動(dòng)理論來分析導(dǎo)光的基本原理，然而根據(jù)光學(xué)理論指出：在尺寸遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)而折射率變化緩慢的空間,可以用“光線”即幾何光學(xué)的方法來分析光波的傳播現(xiàn)象,這對(duì)于光纖中的多模光纖是完全適用的。為此,采用幾何光學(xué)的方法來分析。

1、斯乃爾定理（Snell'sLaw）當(dāng)光由光密物質(zhì)(折射率大)入射至光疏物質(zhì)時(shí)發(fā)生折射，其折射角大于入射角，即n1＞n2時(shí)，θr＞θi。n1n2θrθi光的折射示意圖

可見，入射角θi增大時(shí)，折射角θr也隨之增大，且始終θr＞θi。n1、n2、θr、θi之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為

n1sinθi=n2sinθr

4當(dāng)θi＞θi0并繼續(xù)增大時(shí)，θr＞90o，這時(shí)便發(fā)生全反射現(xiàn)象，其出射光不再折射而全部反射回來。式中：θi0——臨界角θi0=arcsin(n2/n1)sinθi0=n2/n1sinθr＝sin90o＝1n1n2θrθi光全反射示意圖n1n2θrθi臨界狀態(tài)示意圖

當(dāng)θr=90o時(shí)，θi仍＜90o，此時(shí)，出射光線沿界面?zhèn)鞑ィQ為臨界狀態(tài)。這時(shí)有52、光纖結(jié)構(gòu)光纖呈圓柱形，它由玻璃纖維芯(纖芯)和玻璃包皮(包層)兩個(gè)同心圓柱的雙層結(jié)構(gòu)以及護(hù)套組成。

纖芯位于光纖的中心部位，光主要在這里傳輸。纖心折射率n1比包層折射率n2稍大些．兩層之間形成良好的光學(xué)界面，光線在這個(gè)界面上反射傳播。

n1n26光的全反射實(shí)驗(yàn)

73、光纖導(dǎo)光原理及數(shù)值孔徑NA入射光線AB與纖維軸線OO相交角為θi，入射后折射(折射角為θj)至纖芯與包層界面C點(diǎn)，與C點(diǎn)界面法線DE成θk角，并由界面折射至包層，CK與DE夾角為θr。則n0sinθi=n1sinθjn1sinθk=n2sinθrsinθi=(n1/n0)sinθj

sinθk=(n2/n1)sinθr

因θj=90o－θk所以

θjθiθkθrABCDEFGKOOn0n2n1光纖導(dǎo)光示意圖n0為入射光線AB所在空間的折射率，一般為空氣，故n0≈1，nl為纖芯折射率，n2為包層折射率。當(dāng)n0=1時(shí)8上式sinθi0為“數(shù)值孔徑”NA(NumericalAperture)。由于n1與n2相差較小，即n1+n2≈2n1,故又可因式分解為Δ=(n1-n2)/n1稱為相對(duì)折射率差

當(dāng)θr=90o的臨界狀態(tài)時(shí)，θi=θi0當(dāng)θr<90o時(shí)，sinθi>NA，θi>arcsinNA，光線消失。結(jié)論：arcsinNA是一臨界角,凡入射角θi＞arcsinNA的光線進(jìn)入光纖都不能傳播而在包層消失；相反,只有入射角θi＜arcsinNA的光線才可進(jìn)入光纖被全反射傳播。當(dāng)θr=90o時(shí)當(dāng)θr>90o時(shí)，光線發(fā)生全反射，則sinθi0=NAθi0=arcsinNAθi<θi0=arcsinNA94、光喚纖的恰主要鼠參數(shù)（1）傳酸播損短耗光纖慨纖芯妥材料既和包提層物馬質(zhì)的稅吸收焦、散鏈射、霞畸變匯，以鄭及光乒纖彎陰曲處豎的輻粗射損番耗等,它表膏示光啦強(qiáng)度冬相對(duì)背衰減癥與光踢纖長(zhǎng)擴(kuò)度的予關(guān)系視。（2）光陣?yán)w模豬式是光尾波沿止光纖奏傳播鍬的途矛徑和襲方式潔。單封模光糠纖和抵多模懼光纖（3）色撞散表征出光纖綿傳輸逗特性啄的一蜓個(gè)重饞要參塊數(shù)，陵在光尚纖通扎訊中勿反映泛傳輸傻帶寬火，影節(jié)響通卡訊信含息的吳容量闊和質(zhì)胞量。①多惕模色癢散；②材闖料色膚散和奴波導(dǎo)鼓結(jié)構(gòu)策色散。（4）光些纖強(qiáng)剝度材料挺純度則、結(jié)摟構(gòu)狀?yuàn)W態(tài)、怎擦傷場(chǎng)等有待關(guān)。10二、艦光纖咬傳感嫁器結(jié)親構(gòu)原駝理及劫分類1、光次纖傳漂感器冬結(jié)構(gòu)似原理以電特為基凝礎(chǔ)的兼?zhèn)鹘y(tǒng)會(huì)傳感紐奉器是逃一種柜把測(cè)辮量的浸狀態(tài)倆轉(zhuǎn)變訓(xùn)為可獄測(cè)的徐電信兆號(hào)的墓裝置提。見爪圖(a紹)。光纖莖傳感鹿器是派一種油把被屆測(cè)量啦的狀賀態(tài)轉(zhuǎn)殿變?yōu)榕菘蓽y(cè)帶的光夸信號(hào)玻的裝干置。厚見圖(b森)。信號(hào)處理電源信號(hào)接收敏感元件（a）傳統(tǒng)傳感器導(dǎo)線光纖信號(hào)處理光接收器敏感元件光發(fā)送器（b）光纖傳感器可見,光纖頃傳感藏器與羨以電勢(shì)為基缸礎(chǔ)的熱傳統(tǒng)喘傳感攀器相扮比較儀，在柳測(cè)量甩原理丈上有庸本質(zhì)班的差禾別。乎傳統(tǒng)業(yè)傳感奔器是汗以機(jī)—電測(cè)四量為基遙礎(chǔ)，嘉而光且纖傳災(zāi)感器畏則以光學(xué)蓮測(cè)量為基榨礎(chǔ)。11光是室一種盯電磁筍波，厭其波亦長(zhǎng)從餃極遠(yuǎn)弦紅外忌的lm雪m到極厭遠(yuǎn)紫團(tuán)外線混的10潑nm。它的物理戰(zhàn)作用和生物臉化學(xué)抹作用主要稿因其沖中的禁電場(chǎng)扇而引盞起。汪因此瓦，討橋論光寧的敏垃感測(cè)川量必里須考是慮光技的電港矢量E的振邁動(dòng)，辯即A——電場(chǎng)E的振糖幅矢嗚量；ω——光波晶的振叨動(dòng)頻告率；φ——光相霧位；t——光的死傳播爬時(shí)間碎。可見筆，只體要使態(tài)光的強(qiáng)度、偏振喜態(tài)(矢量A的方毫向)、頻率和相位等參環(huán)量之劣一隨迅被測(cè)劣量狀蕩態(tài)的電變化跪而變醋化，溜或受舟被測(cè)兄量調(diào)舊制，摘那么歉，通含過對(duì)菠光的南強(qiáng)度采調(diào)制今、偏帝振調(diào)唇制、窩頻率輛調(diào)制球或相環(huán)位調(diào)黎制等伍進(jìn)行簡(jiǎn)解調(diào)攤，獲拍得所殃需要寧的被嶄測(cè)量蹄的信譜息。光纖代傳感晃器光企學(xué)測(cè)事量基巖本原遷理12傳感樣器光學(xué)陸現(xiàn)象被測(cè)譜量光纖分類干涉甩型相位量調(diào)制落光線從傳感轉(zhuǎn)器干涉數(shù)（磁曉致伸蔬縮）干涉搖（電心致伸怒縮）Sa偷gn抄ac效應(yīng)光彈汽效應(yīng)干涉電流偉、磁屈場(chǎng)電場(chǎng)眠、電起壓角速換度振動(dòng)卵、壓?jiǎn)⒘Α⑶缂铀僬{(diào)度、愛位移溫度SM沒、P望MSM初、P胃MSM時(shí)、P產(chǎn)MSM耳、P關(guān)MSM糊、P焰Maaaaa非干涉型強(qiáng)度闖調(diào)制返光纖析溫度速傳感原器遮光究板遮胳斷光雨路半導(dǎo)帳體透銳射率表的變利化熒光晨輻射掌、黑政體輻而射光纖孟微彎概損耗振動(dòng)糖膜或譽(yù)液晶躬的反列射氣體野分子撿吸收光纖搜漏泄遣膜溫度半、振烈動(dòng)、狗壓力割、加螺速度碎、位稱移溫度溫度振動(dòng)甚、壓級(jí)力、孟加速袍度、滑位移振動(dòng)放、壓謎力、律位移氣體竭濃度液位MMMMMMSMMMMMMMbbbbbbb偏振必調(diào)制輔光纖步溫度欠傳感踐器法拉東第效捕應(yīng)泡克剛爾斯新效應(yīng)雙折叮射變秧化光彈產(chǎn)效應(yīng)電流金、磁債場(chǎng)電場(chǎng)似、電構(gòu)壓、溫度振動(dòng)計(jì)、壓適力、堆加速枕度、懷位移SMMMSMMMb,悔abbb頻率召調(diào)制檔光纖蘇溫度路傳感辣器多普澇勒效襲應(yīng)受激聯(lián)喇曼辯散射光致淡發(fā)光速度敘、流僅速、稍振動(dòng)襪、加喬速度氣體驕濃度溫度MMMMMMcbb注：MM多模會(huì)；SM單模休；PM偏振修保持廣；a,完b,法c功能繁型、咱非功預(yù)能型隔、拾僚光型2、光繩纖傳銹感器通的分對(duì)類13（1）按產(chǎn)光纖意在傳雙感器曬中的定作用功能淺型、非功龜能型和拾光鞠型三類失。1）功緣瑞能型描（全縣光纖賣型）拔光纖腦傳感肚器FF（Fu兵nc閥ti自on插F果ib蠢re蠟O循pt四il穗S漲en蛇so掉r）光纖曠在其歇中不訴僅是灰導(dǎo)光槐媒質(zhì)亭，而唉且也訴是敏亡感元執(zhí)件，脈光在璃光纖繳內(nèi)受騰被測(cè)釣量調(diào)詞制。取此類火傳感腳器的嶺優(yōu)點(diǎn)念是結(jié)鬼構(gòu)緊址湊、宣靈敏勵(lì)度高桐。但衣是，恥它須浩用特素殊光碰纖和赴先進(jìn)辭的檢服測(cè)技肚術(shù)。談因此請(qǐng)，成辦本高困，其逆典型股例子拖如光泥纖陀鑰螺、手光纖割水聽們器等癥。信號(hào)處理光受信器光纖敏感元件光發(fā)送器142）非泡功能脫型（技或稱丑傳光犯型）掘光纖盒傳感司器NF充F（No復(fù)n-欣Fu腰nc蟻ti郊o(jì)n閥F掙ib悠re磁O棕pt鄰il享S予en讀so葛r）光纖亞僅起葡導(dǎo)光胞作用客，光倉照在槽非光絲式纖型而敏感檢元件望上受菊被測(cè)爪量調(diào)做制。言此類牛光纖壺傳感哭器無葬需特姑殊光嫩纖及志其他悄特殊瞎技術(shù)擱，比可較容迷易實(shí)獸現(xiàn)，助成本撕低。雷但靈鞭敏度有也較鏟低，役用于矩對(duì)靈容敏度驢要求質(zhì)不太俱高的雨場(chǎng)合墓。目織前，摘已實(shí)戚用化顧或尚除在研染制中角的光扶纖傳蔥感器慚，大疏都是狡非功賞能型旨的。信號(hào)處理光受信器敏感元件光發(fā)送器光纖3）拾洽光型掘光纖拘傳感予器用光陣?yán)w作運(yùn)為探嶄頭，層接收迎由被元測(cè)對(duì)播象輻振射的夜光或尖被其把反射徑、散叔射的叢光。鵝其典停型例銜子如改光纖猴激光歡多普翁勒速顯度計(jì)造、輻溫射式功光纖低溫度注傳感悔器等倡。信號(hào)處理光受信器光發(fā)送器光纖耦合器被測(cè)對(duì)象15（2）根罷據(jù)光煮受被李測(cè)對(duì)困象的文調(diào)制叨形式強(qiáng)度伯調(diào)制臺(tái)型、庭偏振回調(diào)制懼、頻縱率調(diào)祝制、相位散調(diào)制1）強(qiáng)任度調(diào)殃制型輸光纖徑傳感睬器是一宵種利蒙用被練測(cè)對(duì)狗象的釘變化孕引起奮敏感騰元件勵(lì)的折射攔率、吸收或反射等參昆數(shù)的貴變化雨，而府導(dǎo)致虛光強(qiáng)豈度變午化來討實(shí)現(xiàn)隊(duì)敏感悠測(cè)量銀的傳封感器鏈。有邊利用鄙光纖列的微彎謊損耗，各孩物質(zhì)他的吸收疼特性，振舍動(dòng)膜王或液鄉(xiāng)豐晶的反射碑光強(qiáng)脂度的變威化，光物質(zhì)田因各壁種粒鼓子射楊線或固化學(xué)壤、機(jī)購械的濤激勵(lì)選而發(fā)律光的亂現(xiàn)象顫，以壺及物輝質(zhì)的圓熒光旱輻射講或光潤(rùn)路的懷遮斷囑等來悶構(gòu)成熟壓力鋤、振繪動(dòng)、因溫度社、位集移、密氣體數(shù)等各吼種強(qiáng)錘度調(diào)副制型諸光纖還傳感漆器。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)燈構(gòu)簡(jiǎn)自單、往容易釋實(shí)現(xiàn)蓬，成拿本低狐。缺點(diǎn)：受暢光源脹強(qiáng)度落波動(dòng)滋和連躺接器渾損耗版變化合等影稿響較互大。162）偏表振調(diào)相制光制纖傳塑感器是一造種利莫用光偏振然態(tài)變化街來傳腫遞被禽測(cè)對(duì)茶象信殼息的趴傳感冊(cè)器。姿有利招用光俊在磁耐場(chǎng)中喇媒質(zhì)駐內(nèi)傳勁播的法拉例第效弓應(yīng)做成浙的電距流、斷磁場(chǎng)迎傳感率器，旬利用忙光在腳電場(chǎng)瓶中的摸壓電爐晶體戚內(nèi)傳爐播的泡克經(jīng)耳斯牢效應(yīng)做成證的電埋場(chǎng)、芽電壓撇傳感謝器，企利用糊物質(zhì)殊的光彈傘效應(yīng)構(gòu)成屑的壓矮力、擊振動(dòng)達(dá)或聲脈傳感古器，垃以及燭利用桿光纖猾的雙供折射騎性構(gòu)乎成溫副度、預(yù)壓力醉、振蟻動(dòng)等泄傳感峽器。孟這類針傳感險(xiǎn)器可妹以避壁免光桑源強(qiáng)紗度變還化的揚(yáng)影啊筑，因影此靈免敏度暖高。3）頻貍率調(diào)久制光舟纖傳貝感器是一悄種利荷用由邊被測(cè)淺對(duì)象條引起喂的光業(yè)頻率過的變鑼化來匯進(jìn)行壤監(jiān)測(cè)洽的傳莊感器釘。有幟利用雖運(yùn)動(dòng)握物體栽反射猾光和議散射帝光的多普值勒效蜜應(yīng)的光暢纖速血度、駕流速鳳、振剝動(dòng)、袍壓力動(dòng)、加取速度素傳感壩器；站利用哪物質(zhì)叼受強(qiáng)粥光照雹射時(shí)地的喇曼紗散射構(gòu)成艦的測(cè)畫量氣活體濃匆度或婆監(jiān)測(cè)網(wǎng)大氣頑污染睬的氣匪體傳榮感器撤；以鏈及利粒用光致孟發(fā)光的溫畜度傳權(quán)感器導(dǎo)等。174）相童位調(diào)由制傳需感器基本恭原理嘉是利篇用被抵測(cè)對(duì)跳象對(duì)炮敏感航元件越的作說用，團(tuán)使敏螺感元石件的折射墓率或傳播裝常數(shù)發(fā)生修變化磨，而棚導(dǎo)致仗光的相位變化價(jià)，使內(nèi)兩束文單色漏光所首產(chǎn)生抗的干涉倍條紋發(fā)生般變化籃，通仁過檢扎測(cè)干融涉條態(tài)紋的寬變化帶量來麻確定速光的看相位卸變化再量，盈從而蕩得到頑被測(cè)鍛對(duì)象童的信溫息。極通常場(chǎng)有利弓用光彈勝效應(yīng)的聲策、壓肝力或板振動(dòng)討傳感炒器；邊利用磁致慶伸縮木效應(yīng)的電往流、禮磁場(chǎng)駱傳感子器；屬利用電致敲伸縮的電鞏場(chǎng)、姓電壓趨傳感末器以嘩及利講用光鐘纖賽格津納克（Sa飄gn遼ac）效應(yīng)嬸的旋呼轉(zhuǎn)角競(jìng)速度濃傳感蜘器（泉光纖私陀螺批）等但。這主類傳烤感器挑的靈對(duì)敏度光很高眉。但粉由于社須用宏特殊唯光纖阿及高府精度肺檢測(cè)徒系統(tǒng)混，因位此成腎本高握。18三、測(cè)光纖秤傳感瀉器的捏應(yīng)用（一境）溫匠度的拒檢測(cè)光纖卸溫度常傳感果器有礎(chǔ)功能竄型和箱傳光穿型兩紙種。1、遮獎(jiǎng)光式預(yù)光纖煩溫度駐計(jì)下圖水為一業(yè)種簡(jiǎn)把單利羞用水宏銀柱文升降倘溫度對(duì)的光識(shí)纖溫摧度開駕關(guān)。捷用于寒對(duì)設(shè)只定溫掛度的我控制經(jīng)，溫芬度設(shè)檔定值擊靈活劍可變描。1234水銀綢柱式憐光纖座溫度扮開關(guān)1浸液2自聚雄焦透宋鏡3光纖4水銀19下圖薪為利懲用雙她金屬拿熱變米形的仿遮光踐式光趙纖溫亮度計(jì)鮮。當(dāng)產(chǎn)溫度朽升高灶時(shí)，敏雙金掘?qū)倨X的變極形量士增大風(fēng)，帶堅(jiān)動(dòng)遮既光板葡在垂渴直方顏向產(chǎn)層生位鞏移從吧而使苗輸出廢光強(qiáng)村發(fā)生爬變化俗。這慨種形字式的蘭光纖朝溫度淚計(jì)能掏測(cè)量10℃～50℃的溫譜度。畫檢測(cè)棵精度疏約為0.謹(jǐn)5℃。它的何缺點(diǎn)秩是輸不出光鐘強(qiáng)受境殼體濃振動(dòng)美的影巨響，物且響睜?wèi)?yīng)時(shí)測(cè)間較喂長(zhǎng)，戲一般乎需幾隨分鐘外。光源接收熱雙貫金屬派式光枝纖溫乏度開掠關(guān)121遮光柏板2雙金承屬片202、透真射型篇半導(dǎo)浙體光漿纖溫卸度傳宋感器當(dāng)一旋束白棋光經(jīng)饒過半壓導(dǎo)體岸晶體教片時(shí)糖，低網(wǎng)于某智個(gè)特么定波鐵長(zhǎng)λg的光須將被機(jī)半導(dǎo)峰體吸橡收,而高戲于該糞波長(zhǎng)飼的光能將透糾過半蔽導(dǎo)體矩。這兔是由尺于半荷導(dǎo)體劍的本天征吸扶收引翁起的,λg稱為半導(dǎo)最體的貸本征葛吸收北波長(zhǎng)。電頁子從廈價(jià)帶藏激發(fā)瞎到導(dǎo)型帶引柱起的斯吸收碑稱為本征乎吸收。當(dāng)公一定譜波長(zhǎng)變的光女照射朽到半說導(dǎo)體國(guó)上時(shí),電子咱吸收飄光能捧從價(jià)仇帶躍槐遷入執(zhí)導(dǎo)帶,顯然,要發(fā)齊生本敬征吸洲收,光子蠟?zāi)芰繓|必須冰大于字半導(dǎo)偶體的肚禁帶磨寬度Eg，即因λ＝c/v，則產(chǎn)紡生本常征吸調(diào)收條掠件h——普朗輝克常砍數(shù)；v——光頻弓率因此歇，對(duì)乳于波喪長(zhǎng)大煙于λg的光巾，能既透過漏半導(dǎo)諸體，橫而波凈長(zhǎng)小閥于λg的光夕將被管半導(dǎo)口體吸伶收。域不同茄種類立的半潑導(dǎo)體桿材料纏具有伶不同差的本喘征吸途收波皇長(zhǎng)，顛圖為在室忍溫(20℃)時(shí),1慣20μm厚的Ga謎As材料判的透花射率結(jié)曲線附。21由圖嫂看出亂，Ga滿As在室諒溫時(shí)蜻的本想征吸蝦收波嶼長(zhǎng)約謊為88截0n餡m左右，半慚導(dǎo)體礎(chǔ)的吸織收光罩譜與Eg有關(guān)育，而衛(wèi)半導(dǎo)旦體材延料的Eg隨溫獨(dú)度的爹不同墳而不鑰同，Eg與溫弓度t的關(guān)濁系可剝表示像為式中鋤：Eg（0）——絕對(duì)邀零度仿時(shí)半測(cè)導(dǎo)體臭的禁輕帶寬婦度；α——經(jīng)驗(yàn)求常數(shù)(eV／K)；β——經(jīng)驗(yàn)帳常數(shù)(K蓬)。85杏080茫090捉095愛010響00010203040t=2喜0℃波長(zhǎng)λ/n經(jīng)m砷化周鎵的歉光譜癢透射磚率曲腳線透射競(jìng)率(%滔)對(duì)于Ga米As材料得，由優(yōu)實(shí)驗(yàn)暫得到α=5教.8描×1隔0-4eV認(rèn)/Kβ=30吐0K22由此其可見尖，半紫導(dǎo)體謝材料核的Eg隨溫弄度上濟(jì)升而直減小局，亦智即其峽本征版吸收混波長(zhǎng)λg隨溫姥度上州升而猛增大金。反摔映在文半導(dǎo)怖體的餓透光愛特性竿上，摩即當(dāng)裕溫度括升高咬時(shí)，州其透棋射率桐曲線川將向長(zhǎng)波德方向鹽移動(dòng)嘆。若得采用員發(fā)射盾光譜澡與半趕導(dǎo)體證的λg(t)相匹沙配的京發(fā)光灑二極夸管作循為光順源，如如圖撲，則惱透射籮光強(qiáng)荷度將緊隨著跌溫度播的升辣高而非減小鞏。LED發(fā)光光譜半導(dǎo)體透射率T1<T2<T3T3T1T2相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度半導(dǎo)體透射測(cè)量原理透射率波長(zhǎng)23（二吉）壓慢力的斑檢測(cè)種類布：強(qiáng)度罰調(diào)制在型、相位表調(diào)制柄型和偏振衛(wèi)調(diào)制伐型三類渡。1、采說用彈躬性元追件的撫光纖蟻壓力萌傳感職器利用梨彈性晚體的喪受壓壟變形樂，將肆壓力著信號(hào)遲轉(zhuǎn)換停成位耐移信峽號(hào)，失從而走對(duì)光踏強(qiáng)進(jìn)日行調(diào)混制。堵因此歸，只頃要設(shè)忙計(jì)好面合理姨的彈炊性元兇件及緞結(jié)構(gòu)才，就缸可以溪實(shí)現(xiàn)坦壓力夢(mèng)的檢麗測(cè)。箭下圖置為簡(jiǎn)況單的逼利用Y形光喬纖束韻的膜蜘片反喘射型銳光纖捏壓力先傳感鬧器。廟在Y形光先纖束公前端僻放置貼一感昨壓膜舍片，熔當(dāng)膜戰(zhàn)片受楚壓變衣形時(shí)搶，使?fàn)C光纖和束與鏈膜片宮間的竊距離林發(fā)生隆變化賤，從激而使底輸出私光強(qiáng)守受到樓調(diào)制殘。膜片凱反射悲式光夢(mèng)纖壓瓣力傳貧感器沃示意蝴圖光源接收121飛Y形光擔(dān)纖束2殼片3膜片3P24彈性桃膜片盾材料武是恒宗彈性漠金屬馳，如激殷鋼鋪、鈹滲青銅把等。縫但金環(huán)屬材顧料的限彈性并模量望有一暖定的懼溫度樹系數(shù)總，因賄此要炸考慮需溫度筍補(bǔ)償扇。若滅選用斑石英械膜片仔，則串可減吉小溫蓮度的軋影響姐。膜片王的安甜裝采灣用周匯邊固班定，赤焊接槽到外宗殼上亮。對(duì)腐于不發(fā)同的東測(cè)量卡范圍團(tuán)，可炎選擇厚不同愚的膜民片尺部寸。證一般醒膜片喇的厚埋度在0.踐05醉mm～0.慚2m頂m之間剃為宜毀。對(duì)技于周慶邊固殘定的崇膜片教，在圈小撓余度(y＜0.敬5t，t為膜漏片厚惱度)的條還件下閘，膜樸片的撈中心貝撓度y為R—膜片乏有效憶半徑化；t—膜片今厚度船；p—外加紫壓力梯；E－膜片縫材料摧的彈齡性模技量；μ—為膜仍片的紹泊松翠比。可見谷，在飾一定霉范圍棉內(nèi)，膜片蠢中心藍(lán)撓度匹與所壺加的巧壓力久呈線眼性關(guān)興系。若部利用Y形光輩纖束舊檢測(cè)筆位移喇特性舊的線叮性區(qū)寸，則跪傳感灑器的順輸出渴光功仙率亦車與待垃測(cè)壓特力呈爸線性竭關(guān)系播。這種踐傳感集器結(jié)訴構(gòu)簡(jiǎn)擊單、率體積倒小、意使用因方便密，但春如果光源柳不穩(wěn)殖定或長(zhǎng)礦期使墻用后豈膜片刪的反射矩率下象降，影都響其森精度龍。25改進(jìn)璃型的貞膜片逢反射槳式光群纖壓乘力傳述感器垂的結(jié)婦構(gòu)如耗圖(a),這里鳥采用扛了特異殊結(jié)鋸構(gòu)的桶光纖派束，銹光纖托束的沒一端馳分成晨三束,其中一束坊為輸恨入光鬼纖,兩束被為輸扎出光赴纖。三拉束光訪纖在似另一涉端結(jié)合成茶一束,并且窯在端褲面成著同心栽環(huán)排信列分叢布,如圖(b)。其中偷最里倍面一協(xié)圈為掠輸出針光纖斗束1,中間梢一圈鏡為輸夫入光赴纖束,外面譜一圈競(jìng)為輸卻出光湊纖束2。當(dāng)盈壓差僅為零畏時(shí)，慚膜片駛不變興形,反射垂到兩挪束輸衛(wèi)出光取纖的轟光強(qiáng)恒相等,即I1＝I2。當(dāng)膜器片受尸壓變吹形后,使得毀處于原里面宰一圈要的光拖纖束,接收破到的些反射抬光強(qiáng)趨減小,而處筍于外韻面一懼圈的染光纖亮束2接到貍的反芳射光貴強(qiáng)增勞大,形成渣差動(dòng)覽輸出襪。4

p>0P=0P<0(a緩)傳感最器結(jié)克構(gòu)(b挑)探頭扯截面積結(jié)構(gòu)(c全)測(cè)量換原理PI2I1I02(外圈)1抖(內(nèi)圈)I1I0I2I1I0I2I1I0I23充(輸入)26可見史，輸病出光英強(qiáng)比I2／Il與膜銷片的反射斯率、光源衛(wèi)強(qiáng)度等因程素均鼠無關(guān)趕，因報(bào)而可項(xiàng)有效心地消擋除這屋些因局素的蒼影響設(shè)。將上雀式兩肝邊取彩對(duì)數(shù)錄且滿杠足(Ap)2≤1時(shí),等式漲右邊恰展開嫌后取腥第一嫁項(xiàng)，罪得到這表歷明待免測(cè)壓致力與遮輸出帝光強(qiáng)澇比的對(duì)數(shù)智呈線詞性關(guān)系轎。因抬此，值若將I1、I2檢出聲后分僅別經(jīng)晉對(duì)數(shù)賤放大梨后，稠再通纖過減撓法器床即可罪得到屈線性世的輸誤出。若選談?dòng)玫木泄饫w傾束中日每根潑光纖介的芯偷徑為70μm,包層言厚度偷為3.僑5μm,纖芯市和包聲層折動(dòng)射率文分別為1.收52和1.鋼62,則該培傳感務(wù)器可團(tuán)獲得11盛5d顯B的動(dòng)駝態(tài)范裂圍,線性屈度為0.蔽25％。滋采用討不同往的尺爬寸、戴材料喊的膜關(guān)片,即可炮獲得裙不同僑的測(cè)跡量范挪