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021_光纤传感器_光导纤维中的精密感知技术.docx
资料介绍
光纤传感器：光导纤维中的精密感知技术
1 引言
光纤传感器利用光纤作为传感介质或传光介质，将光信号与外界物理量（温度、应变、压力、位移等）的变化关联起来。与传统电学传感器相比，光纤传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘、可远程测量等独特优势，在电力系统、石油化工、航空航天、桥梁监测等领域发挥着不可替代的作用。
2 光纤的基本原理
2.1 全内反射
光纤的核心是光的全内反射原理。光纤由纤芯和包层组成，纤芯的折射率略高于包层。当光以大于临界角的角度入射到纤芯-包层界面时，发生全内反射，光被限制在纤芯中沿光纤传播。
2.2 光纤的类型
1. 单模光纤：纤芯直径约9μm，仅传输一种模式的光，传输距离远，带宽大。
2. 多模光纤：纤芯直径约50μm或62.5μm，可传输多种模式的光，耦合容易，但传输距离较短。
3 光纤传感器的分类
3.1 本征型光纤传感器
光纤本身既是传光介质，又是敏感元件。外界物理量直接作用于光纤，改变光纤中传输光的特性（强度、相位、偏振态、波长等），通过检测这些变化来测量物理量。
优点：传感精度高，可实现分布式测量。
典型类型：光纤光栅传感器、光纤干涉型传感器、光纤分布式传感器。
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