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柔性基底光学传感器实现曲面贴合应用研究
资料介绍
一、概述
光纤光学换能器是一种基于光纤传感技术，将物理量（如温度、压力、应变、位移等）转换为可测量光信号的装置。它利用光在光纤中传输时的特性变化（如强度、相位、偏振、波长等）来实现对被测量的感知与转换，具有高精度、抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、重量轻、可分布式测量等显著优势，广泛应用于工业监测、医疗诊断、环境检测、航空航天等领域。
二、基本原理
2.1 光的调制机制
光纤光学换能器的核心在于通过被测量对光纤中传输的光进行调制，常见的调制机制包括：
（1）强度调制：外界物理量改变光纤对光的吸收、反射或散射特性，导致输出光强度变化。例如，微弯损耗型光纤传感器通过光纤弯曲程度改变光的传输损耗，实现对位移或压力的测量。
（2）相位调制：基于光的干涉原理，被测量引起光纤长度、折射率或传播常数变化，导致光的相位发生改变。马赫-曾德尔干涉仪（MZI）、法布里-珀罗干涉仪（FPI）等是典型的相位调制型光纤传感器。
（3）偏振调制：利用外界因素（如应力、磁场）对光纤中光的偏振态产生影响，通过检测偏振态的变化来实现测量。例如，光纤陀螺通过萨格纳克效应导致的偏振变化测量角速度。
（4）波长调制：利用光纤光栅（如光纤布拉格光栅FBG）的 Bragg 波长随温度、应变等物理量变化的特性，通过检测波长偏移实现对被测量的精确测量。FBG 传感器具有波长编码特性，抗干扰能力强，易于实现分布式测量。
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