基于白光干涉的光纤传感技术
基于白光干涉原理的光纤传感技术——Ⅶ.基于环形拓扑的白光干涉光纤传感器网络
中 图分类 号 ：Ｔ Ｎ ２ ５ ６
文献标 志码 ：Ａ
文章编 号 ：２ Ｏ ｇ ５ 一 Ｏ ０ ８ ｘ （ ２ ｏ １ ３ ） ｏ ３ — ０ ０ ５ ９ — １ ７
Ｗ ｈｉ ｔ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ｓ ｅ ｎｓ ｏ ｒ ｓ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ
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ＶＩ Ｉ ． Ｌｏ ｏ ｐ ｔ ｏ ｐ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｗｈ ｉ ｔ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｓ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ
哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ １ ）
摘 要 ：设计并演示了一种适用于智能结构的多路复用光纤形变传感器环形拓扑网络。此环形网络传感器系统
以 白光干涉技术为基础 。研制 了迈克耳逊型和马赫一 泽德型光程解调仪 。环形 网络从两个 方 向进 行解调 ，提高 了
多路复用容量 。通信工业 中常用 的 Ｌ Ｅ Ｄ、Ｓ Ｌ Ｄ或 ＡＳ Ｅ光源 和标 准单模光纤 的采用 ，为该技术 的实现 提供 了切 实 可行的方法 。传感器 的环形拓扑 结构完全是无源的且通 过每段 传感光纤 可进行 绝对长度 测量 ，从 而使该技 术可
第 ４ 卷 第 ３期
２ ０ １ ３年 ８月
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Ｖｏ １ ． ４ 。 Ｎｏ ． ３ Ａｕ ｇ ． ，２ ０ １ ３
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ Ｈｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Michelson干涉型光纤传感器原理
一、引言光纤传感由于具有本质安全、电绝缘性好、灵敏度高及便于连网等优点，已在许多物理量的测量中得到应用，特别是基于光纤干涉的传感系统已成为物理量检测中最为精确的系统之一。
光纤干涉仪是一种高精度测量仪器，但存在相位随机漂移及倍频等光学问题。
现有文献报导中，解决的方法是采用相位生成载波技术，调制解调的实现过程复杂，并有可能产生信号波形的失真。
另外，虽有采用压电陶瓷（PZT）的报导，但未见对相位随机漂移及倍频问题的具体解决方法。
为此，本文给出一种简单实用的解决方案，在原理上说明其可行性，并进行了实验验证。
二、Michelson干涉型光纤传感器原理图1所示为Michelson相位调制型光纤干涉仪结构示意图。
由激光器发出的相干光经光隔离器和耦合器后一分为二分别送入2根长度基本相同的单模光纤（即干涉仪的两臂，其一为信号臂，另一参考臂），而后被反射膜反射，在耦合器的输出端发生干涉。
显然，这是一种双光束干涉仪，干涉光的幅度与信号光及参考光的幅度有关，其相位为两臂光相位之差，干涉场光强分布为I=I1+I2+2I1I2cos（Φ）=A+Bcos（Φ）（1）Φ=2nπl/λ（2）式（1）右端是光电转换的信号，I1、I2分别为干涉仪两臂单独存在时的光强，在检测时通常以直流项对待；2I1I2cos（Φ）表示干涉效应，当Φ=2mπ时，为干涉场的极大值，其中m为干涉级次。
式（2）中，Φ为干涉仪两臂光波的相位差，它可以表示为因为环境波动引起的随机漂移信号S和待测信号N之和，由光波波长λ、光纤折射率n以及光纤两臂长度差l共同决定。
在波长一定的情况下，两臂光程差改变nl，就改变了干涉信号的相位差，从而实现传感功能。
干涉光信号由光电转换器（PD）转换为电信号。
通过检测电信号的变化，就得到相应的干涉光信号的相位变化。
三、相位漂移及倍频原因简析由式（1）可见，I随Φ呈余弦变化规律，I～Φ关系曲线如图2所示。
在Φ=2nπ处为最大值（n=0，±1，±2，⋯⋯），而在Φ=（2n+1π处取值最小，而在Φ=nπ+π/2处变化最快，I变化最快即表示此时干涉仪具有最高灵敏度。
光纤传感白光干涉
光纤白光干涉摘要光纤干涉型传感器是光纤传感器中的一个重要分支，而白光干涉测量技术是一种被广泛应用的光学干涉测量技术。
白光干涉测量技术应用于光纤干涉型传感器，能够测量光纤干涉仪的绝对光程差，且动态测量范围大，测量分辨率高。
本论文分别阐述了扫描白光干涉测量技术和光谱域光纤白光干涉测量技术的原理与研究现状，分析和总结了不同的光纤白光干涉测量的结构和特点。
关键词：光纤传感器；光纤干涉仪；白光干涉测量术；AbstractFiber optic interferometric sensor is an important branch of the fiber optic sensor. White-light interferometry is a widely used technique of the optical interferometry. The white-light interferometry, which is applied to fiber optic interferometric sensor can measure the absolute optical path difference (OPD) and possess the abilities to provide large dynamic measurement range and high measurement resolution.In this dissertation, the principles and research status of scanning white-light interferometry and spectral-domain optical fiber white-light interferometry are described respectively. The structures and characteristics of different optical fiber white-light interferometry are analyzed and summarized.Keywords:Fiber optic sensor;fiber optic interferometer; white-light interferometry;1、绪论光纤传感技术是20世纪70 年代末新兴的一项技术，近年来，光纤传感技术在当代科技领域及实际应用中占有十分重要的地位。
白光非本征法布里—珀罗干涉光纤传感器及其应用研究
白光非本征法布里—珀罗干涉光纤传感器及其应用研究一、本文概述随着光纤传感技术的迅速发展，光纤传感器在众多领域如通信、环境监测、生物医学、航空航天等中展现出巨大的应用潜力。
作为一种重要的光学干涉现象，法布里-珀罗干涉（Fabry-Perot Interference，FPI）因其高灵敏度、高分辨率和易于实现等优点，在光纤传感领域受到了广泛关注。
本文将重点探讨一种基于非本征法布里-珀罗干涉原理的光纤传感器，即白光非本征法布里-珀罗干涉光纤传感器（White Light Non-Intrinsic Fabry-Perot Interferometric Fiber Sensor，WLNIFPI）。
本文首先介绍了法布里-珀罗干涉的基本原理和光纤传感器的基本构成，为后续研究提供理论基础。
接着，详细阐述了白光非本征法布里-珀罗干涉光纤传感器的制作原理、传感机制以及优势特点，包括其高灵敏度、宽测量范围、良好的抗电磁干扰能力等。
本文还对白光非本征法布里-珀罗干涉光纤传感器的信号解调技术进行了深入研究，以提高其测量精度和稳定性。
在应用研究方面，本文探讨了白光非本征法布里-珀罗干涉光纤传感器在多个领域的应用，如温度测量、压力传感、应变监测等。
通过实验验证，展示了该传感器在实际应用中的可行性和有效性。
本文总结了白光非本征法布里-珀罗干涉光纤传感器的研究现状，并对其未来的发展趋势进行了展望，以期为该领域的研究人员提供有益的参考和启示。
二、白光非本征法布里—珀罗干涉光纤传感器的基本理论白光非本征法布里—珀罗干涉（White Light Non-Intrinsic Fabry-Perot Interferometric，WLN-FPI）光纤传感器是一种基于干涉原理的光纤传感技术。
其基本理论主要涉及光的干涉、光纤传输以及信号解调等方面。
干涉是光波在传播过程中因遇到障碍物或介质界面而发生反射、折射等现象，使得光波在空间某一点叠加形成加强或减弱的现象。
基于白光干涉原理的光纤传感技术——Ⅰ.光纤传感器与智能结构
度传 感器的传感机理 ，分析 了光纤传感 器与基体材料 的相 互作 用及其 力学传递特性 ；最后 ，较 为详细 的探 讨 了多种 可能 的
白 光 干 涉 式 准 分 布 光 纤 多路 复 用传 感 技 术 ，展 示 了其 基 本 的 环 形 传 感 网络 拓 扑 结 构 ，并 给 出 了若 干 简 化 解 调 系统 的 例 子 。 系 列论 述共 分 为 ８个部 分 ，本 刊 自本 期 起 陆 续 刊 出 ， 以期 推 动 国 内相 关领 域 基 于 白光 干 涉 原 理 的 光 纤 传 感 技 术 及 其 应 用 的
哈 尔滨 １０ ０ ） ５ ０ １
摘 要 ：概述了用于智能结构和材料监测 的光纤传感技术 ，阐述 了对建 筑结 构进 行监测的原 因和将 光纤传感器
用作结 构健 康监测的理 由。众所周知 ，很多光纤传感 器 已经 成功地 应用 到了智能结 构监测 领域 。本研究 一直关 注自光干涉式光纤传感器技术及近 ２ 年来此类传感 器的发展 。由于 白光干涉式光纤传感器 在智能结构 监测尤其 Ｏ
为 万亿 元 规 模 的 高科 技 市场 ，其 产 业 规 模 要 比 互联 网 大 ３ Ｏ倍 ，具 有 广 阔 的 发展 空 间 和 前 景 。 作 为 最 为基 础 的 物 理 感 知 层 的光 纤 传 感 器是 各 种 传 感 器 中 的 一 种 先进 传 感 技 术 。 为 了促 进 这 一 新 兴 产 业 技 术 的发 展 ，
广 泛深入 的研 究 ，本刊也将优 先刊载该领域的最新优 秀研 究成果 。
基 于 白光 干 涉原 理 的 光 纤传 感 技 术
一
工．光 纤 传 感器 与智 能结 构
苑 立 波
（ ．哈 尔滨工程 大学 理学院 光子科 学与技 术研 究中心 ，哈 尔滨 １０ ０ ；２ 黑龙 江省光 纤传 感科 学与技术 重点 实验 室， １ ５０ １ ．
干涉式光纤传感器
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ST70测量水听器
接收声压灵敏度 （dB re.1v/µPa） 204 自由电容 C0(nf) 4.2 ±15% 15% 带前置的放大器增益 （d B） 20 （ST70A型） 外壳材料 不锈钢 声窗材料 聚氨酯
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光纤传感器的分类
根据测量对象来分： 根据测量对象来分： 温度传感器、压力、位移传感器等。 温度传感器、压力、位移传感器等。 根据光纤是否对被测量敏感来分： 根据光纤是否对被测量敏感来分： 元件型和传输型传感器。 元件型和传输型传感器。 根据被测量调制光波参数来分： 根据被测量调制光波参数来分： 光强调制型、 相位调制型、 波长调制型、 频 光强调制型 、 相位调制型 、 波长调制型 、 率 调制型及偏振调制型。 调制型及偏振调制型。
式中第一项表示光纤长度变化引起的相位差（应变效应或热胀效应）， 第二项为光纤折射率变化引起的相位差（光弹效应或热光效应），第三 项为光纤芯径变化引起的相位差（泊松效应）。 为了测到各效应对其所产生的影响，自然要对调制在相位中的信号需要 进行解调，用于光相位解调的干涉结构有多种，如双光束干涉法、三光 束干涉法、多光束干涉法及环形干涉法等，此处主要介绍双光束干涉法。
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双光束光纤干涉仪有迈克尔逊(Michlson)干涉仪、马赫-陈德尔 干涉仪、马赫 陈德尔 陈德尔(Mach双光束光纤干涉仪有迈克尔逊 干涉仪 Zehnder)干涉仪及斐索 干涉仪及斐索(Fizeau)干涉仪。 干涉仪。 干涉仪及斐索 干涉仪
1）迈克尔逊干涉仪 ） 信号臂 3dB 参考臂
(a) 迈克尔逊干涉仪
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一文深度了解光纤传感器的应用场景
一文深度了解光纤传感器的应用场景文| 传感器技术（WW_CGQJS）光纤传感器与测量技术是当今传感器技术领域新的发展引应用，其测量用的光纤传感器有很多种类，有很多种工作方式。
国内市场上光纤传感器应用主要在以下四种：光纤陀螺、光纤光栅传感器、光纤电流传感器和光纤水听器。
下面对这四种产品分别介绍一下。
光纤传感器应用种类一、光纤陀螺。
光纤陀螺按原理可分为干涉型、谐振型和布里渊型,这是三代光纤陀螺的代表.第一代干涉型光纤陀螺,目前该项技术已经成熟,适合进行批量生产和商品化;第二代谐振型光纤陀螺，暂时还处于实验室研究向实用化推进的发展阶段；第三代布里渊型，它还处于理论研究阶段.光纤陀螺结构根据所采用的光学元件有三种实现方法：小型分立元件系统、全光纤系统和集成光学元件系统。
目前分立光学元件技术已经基本退出，全光纤系统用在开环低精度、低成本的光纤陀螺中，集成光学器件陀螺由于其工艺简单、总体重复性好、成本低，所以在高精度光纤陀螺很受欢迎，是其主要实现方法。
二、光纤光栅传感器目前国内外传感器领域的研究热点之一光纤布拉格光栅传感器。
传统光纤传感器基本上可分为两种类型：光强型和干涉型。
光强型传感器的缺点在于光源不稳定，而且光纤损耗和探测器容易老化;干涉型传感器由于要求两路干涉光的光强同等，所以需要固定参考点而导致应用不方便.目前开发的以光纤布拉格光栅为主的光纤光栅传感器可以避免出现上面两种情况,其传感信号为波长调制、复用能力强.在建筑健康检测、冲击检测、形状控制和振动阻尼检测等应用中,光纤光栅传感器是最理想的灵敏元件.光纤光栅传感器在地球动力学、航天器、电力工业和化学传感中有广泛的应用。
三、光纤电流传感器电力工业的迅猛发展带动电力传输系统容量不断增加,运行电压等级也越来越高，电流也越来越大，这样测量起来就非常困难,这就显现出光纤电流传感器的优点了。
在电力系统中，传统的用来测量电流的传感器是以电磁感应为基础，这就存在以下缺点:它容易爆炸以至引起灾难性事故;大故障电流会造成铁芯磁饱和；铁芯发生共振效应；频率响应慢；测量精度低；信号易受干扰；体积重量大、价格昂贵等等，已经很难满足新一代数字电力网的发展需要。
温度型光纤白光干涉传感器的研究
光纤 传感器 自 １７ ９７年问世 以来 ， 以其 独特 的优势 在 国 防科技 、 民用 工 程 、 空 航 天 、 油 化工 等领 域得 航 石 到越 来越 广泛 的应用 ， 获得 了迅速 的发 展 ｎ ］干涉 型光纤 传感器 是这类 传感 器 中精 度最 高的一 种 ， 并 ． 光纤 白 光 干涉传感 器作 为光纤 传感器 家族 中的新 成员 近年来 也 得到 比较 快速 的发展 ， 且形 成一 个新 的研究 方 向 并 受 到 了科 研人员 的重视 ［ ］它所 具 有 的优 点被众 多 的研究人 员所揭 示 ， ３， 提供 了更多 的绝对 测量 的解决方 案 ， 这是 采用 相干光 源 的传 统干 涉仪没 有 办法 实 现 的 ． 测 量各 种参 量 的光 纤 白光干 涉传 感 器 中 ， 变 和温 度 在 应
收稿 日期 ：０ ７ Ｂ—ｏ ２ｏ —０ ９
作者简 介： 王文华 （ ７ 一 ）男 ， １ ６ ， 福建龙岩人， ９ 广东海洋大学理学 院助教 ， 硕士 ， 主要从事 光纤通信 、 光纤传感的研究
维普资讯
第６ 期
王文华 ， ： 等 温度型光纤 白光干涉传感器的研究
第 ２ 卷 第 ６期 ８
温度 型 光 纤 白光 干 涉传 感 器 的研 究 理学 院 ， 广东 湛 江 ５４ ８） ２０ ８
摘要 ： 据光纤白光干 涉传感器的测量原理， 出了一种采用半导体 热电制冷 器件 的温度控制 电路 系统并利 用它 根 提 进行 温度测试 实验 ． 实验结果表 明 ： 这种温度控制 系统在温度测量 的应 用 中线性非 常好 ， 而且升 温过程 和降温过
维普资讯
２０ ０７年 ６月
韶关 学 院学 报 ・自然科 学
Ｊ ｕ ａ ｆＳ ａ ｇ ａ ｎｖ ｒｉ ・Ｎ ｔｒｌＳ ｉｎ ｅ ｏ ｍ Ｉ ｈ ｏ ｕ ｎ Ｕ ｉｅｓｔ ｏ ｙ ａｕ ａ ｃｅ ｃ
光纤干涉传感器原理
光纤干涉传感器原理引言：随着科技的不断发展，传感技术已经成为现代工程领域中不可或缺的一部分。
光纤干涉传感器作为一种重要的传感器技术，具有高灵敏度、高分辨率和免受电磁干扰等优势，在工业、医疗、环境监测等领域得到了广泛的应用。
本文将介绍光纤干涉传感器的原理和应用。
一、光纤干涉传感器的基本原理光纤干涉传感器是利用光的干涉现象进行测量的一种传感器。
其基本原理是通过光纤中的光的传输来感知被测量的物理量。
光纤干涉传感器主要由光源、光纤、光纤连接器、光纤分束器和光纤接收器等组成。
1. 光源：光源是光纤干涉传感器的核心部件之一，可以是激光器、LED等。
其作用是提供稳定的光源，保证传感器的测量精度和稳定性。
2. 光纤：光纤是信息传输的通道，可以将光信号传输到被测物体或环境中。
光纤通常由光纤芯、光纤包层和光纤外皮组成，其中光纤芯是光信号传输的核心部件。
3. 光纤连接器：光纤连接器用于连接光纤，保证光信号的传输质量。
光纤连接器通常采用FC、SC等标准接口。
4. 光纤分束器：光纤分束器将光信号分为两束，一束经过光纤传输到被测物体，另一束直接到达光纤接收器。
被测物体的影响会导致两束光信号的干涉现象发生变化。
5. 光纤接收器：光纤接收器用于接收经过干涉后的光信号，并将其转换为电信号进行处理和分析。
二、光纤干涉传感器的工作原理光纤干涉传感器的工作原理是基于干涉仪的原理。
当光信号通过光纤分束器后，分为两束光线，其中一束光线经过光纤传输到被测物体，另一束光线直接到达光纤接收器。
被测物体的影响会导致两束光信号的光程差发生变化，从而引起光信号的干涉现象。
通过检测干涉现象的变化，可以得到被测物体的相关信息。
光纤干涉传感器可以根据测量的物理量的不同分为多种类型，如温度传感器、压力传感器、位移传感器等。
以温度传感器为例，被测物体的温度会导致光纤的长度发生变化，从而改变光信号的光程差，通过检测光信号的干涉现象的变化，可以计算出被测物体的温度。
光纤传感器的原理和应用
光纤传感器的原理和应用光纤传感器是一种基于光纤技术的传感器，通过光纤的传输和延时特性来实现对物理量的测量和检测。
它具有高精度、快速响应、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于工业、医疗、环境监测等领域。
本文将介绍光纤传感器的基本原理和常见的应用场景。
一、光纤传感器的基本原理光纤传感器是利用光纤波导结构的特性来实现物理量的测量和检测。
光纤波导是一种能够将光信号传送的导光器件，其核心部分是由折射率高于外部包层的光纤芯构成。
基于光的干涉、散射、吸收等特性，光纤传感器能够实现对温度、压力、位移、浓度等多种物理量的测量。
1. 光纤干涉型传感器光纤干涉型传感器是利用光的干涉效应来测量物理量的一种传感器。
光信号在光纤中传播时，受到温度、应变等物理量的影响，使得光的相位发生改变。
通过测量光的相位差，可以确定物理量的大小。
常见的光纤干涉型传感器有光纤布拉格光栅传感器、光纤干涉仪传感器等。
2. 光纤散射型传感器光纤散射型传感器是利用光在光纤中的散射效应来测量物理量的一种传感器。
光信号在光纤中传输时，会与光纤中的杂质或结构缺陷散射，通过测量散射光的特性来推断物理量的变化。
常见的光纤散射型传感器有光时域反射计传感器、拉曼散射光纤传感器等。
3. 光纤吸收型传感器光纤吸收型传感器是利用光在光纤中的吸收效应来测量物理量的一种传感器。
光信号在光纤中传输时，会被光纤材料吸收，通过测量吸收光的强度来判断物理量的变化。
常见的光纤吸收型传感器有红外光纤传感器、光纤化学传感器等。
二、光纤传感器的应用领域光纤传感器具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于各个领域。
以下是几个典型的应用场景。
1. 工业自动化光纤传感器在工业自动化领域中，常用于测量温度、压力、液位等物理量，用于控制和监测生产过程。
例如，光纤温度传感器可以实时监测设备的温度变化，及时进行报警和控制；光纤压力传感器可以监测管道中的压力变化，用于流体控制和安全保护。
2. 医疗领域光纤传感器在医疗领域中，常用于生理参数的监测和诊断。
光纤传感器介绍重点
光纤传感器介绍摘要本文介绍了几类常用光纤传感器，具体分析了波长调制型光纤传感器的原理、结构和应用，结合实验对光纤传感器位移实验作了分析。
关键词光纤传感器功能型非功能型波长振幅相位0引言光纤传感器，英文名称：optical fiber transducer。
航空科技领域定义其为利用光导纤维的传光特性，把被测量转换为光特性（强度、相位、偏振态、频率、波长改变的传感器；机械工程定义其为利用光纤技术和光学原理，将感受的被测量转换成可用输出信号的传感器。
近年来，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。
在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。
光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方（如高温区）或者对人有害的地区（如核辐射区），起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。
1光纤传感器的特点与传统的传感器相比，光纤传感器的主要特点如下：（1）抗电磁干扰，电绝缘，耐腐蚀，本质安全。
由于光纤传感器是利用光波传输信息，而光纤又是电绝缘、耐腐蚀的传输介质，因而不怕强电磁干扰，也不影响外界的电磁场，并且安全可靠。
这使它在各种大型机电、石油化工、冶金高压、强电磁干扰、易燃、易爆、强腐蚀环境中能方便而有效地传感。
（2）灵敏度高。
利用长光纤和光波干涉技术使不少光纤传感器的灵敏度优于一般的传感器。
其中有的已由理论证明，有的已经实验验证，如测量转动、水声、加速度、位移、温度、磁场等物理量的光纤传感器。
（3）重量轻，体积小，外形可变。
光纤除具有重量轻、体积小的特点外，还有可挠的优点，因此利用光纤可制成外形各异、尺寸不同的各种光纤传感器。
这有利于航空、航天以及狭窄空间的应用。
（4）测量对象广泛。
目前已有性能不同的测量温度、压力、位移、速度、加速度、液面、流量、振动、水声、电流、电场、磁场、电压、杂质含量、液体浓度、核辐射等各种物理量、化学量的光纤传感器在现场使用。
光纤传感技术的原理和应用
光纤传感技术的原理和应用随着科技的发展，光纤传感技术在工业、医疗等领域得到广泛应用。
本文将讨论光纤传感技术的原理、种类以及应用。
一、光纤传感技术的原理光纤传感技术是通过利用光在光纤中的传输特性，实现对物理或化学量的测量。
在光线透过光纤时，由于光纤的折射率比周围介质的折射率高，光线被反射回到光纤中。
通过利用这种特性，我们可以实现很多测量。
例如，通过光纤传感技术，我们可以测量温度、压力以及化学成分等，因为这些参数会改变光纤内的光线反射和散射特性。
这些变化可以被检测到，并通过这些变化来分析所需参数的数值。
二、光纤传感技术的种类1. Fabry-Perot干涉仪Fabry-Perot干涉仪是一种基于干涉原理的光纤传感技术。
Fabry-Perot干涉仪由两个反射镜组成，两个反射镜之间紧贴一段光纤。
在Fabry-Perot干涉仪中，光线通过光纤，并在两个反射镜之间反射。
这种反射过程会形成一个气膜。
当光线通过气膜时，光线的干涉图案会发生变化，这种变化可以用来测量温度、压力等参数。
2. Bragg光纤光栅传感器Bragg光纤光栅传感器是一种基于光栅原理的光纤传感技术。
Bragg光纤光栅传感器利用了光线在光栅中的反射和散射特性。
通过控制光栅的形状和尺寸，我们可以实现对物理量的精确测量。
在Bragg光纤光栅传感器上，光纤中存在着周期性变化的折射率。
这些变化可以产生光的反射和散射，在反射和散射中，我们可以测量需要的物理量。
三、光纤传感技术的应用1. 工业领域在工业生产中，光纤传感技术可以用来监测和控制工厂中的生产过程。
例如，我们可以使用温度传感器来检测某个机器的温度，以确定其是否需要维修或保养。
2. 医疗领域在医疗领域，光纤传感技术可以用于监测病人的健康状况。
例如，我们可以使用压力传感器来监测病人的血压，以及在手术时使用温度传感器来确保病人的体温稳定。
3. 环境检测光纤传感技术可以用于环境监测。
例如，我们可以使用化学传感器来检测破坏环境的化学物质的存在。
级联式光纤白光干涉传感网络拓扑结构理论与实验研究
关键词 ： 白光 干涉 ； 光纤传 感器 ； 复用技术 ； 温度补偿 ； ｃ —ｅ ｎｅ 干涉仪 ； ｃｅ ｏ ＭａｈＺｈ ｄｒ Ｍｉ ｌ ｎ干涉仪 ｈｓ
中 图 分 类 号 ：Ｈ ４ ． 文献 标 识 码 ： 文 章 编 号 ：０６７４ （ ０ １ ０ － ６ －６ Ｔ ７４３ Ａ １０ －０ ３ ２ １ ） ２０ ００ ２
第 ３ 第 ２期 ２卷
２１ ０ １年 ２月 ２ 日 ５
哈
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Ｖ １３ ｏ ２ ｏ． ２ Ｎ ．
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ｄｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １０ ｏ：０ ３ ６／．ｓ ．０ ６—７４ ．０ ０ ．２ ｓ ０ ３ ２ １ ．２ ０ ２ １
ＪＡＮ Ｈａｌ，ＹＵＡＮ Ｙｏ ｇ ｕ ，ＹＡＮＧ Ｊ ｎ，ＹＵＡＮ Ｌ ｂ Ｉ Ｇ ｉ ｉ ｎｇｉ ｕ ｉｏ
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ｉ ｒ ｏ ｔｃ ｓ ｎ ｏ ｓ ｎ ｔ ｒ ｏ ｆ ｕ ｉ ｇ ｂ ａ ｄ ｍ ｏ ｆｂｅ ｐ ｉ ｅ ｓ ｒ ｅ ｗｏ ｋ ｃ ｎ ｇ ｒ ｎ ｙ ｔ ｎ ｅ ｆ ｉ Ｍ ｉ ｈ ｌｏ ｎ ａ ｈ． ｈ ｅ ｎ ｅ ｆ ｒ ｍ ｅ ｅ ｓ ｃ ｅ ｓ ｎ ａ ｄ Ｍ ｃ Ｚｅ ｎｄ ｒ ｉ ｔ ｒ ｅ ｏ ｔｒ
基于白光干涉原理的光纤传感技术——Ⅵ.白光干涉光纤传感器的多路复用技术
摘 要 ：白光干涉 光纤 多路 复用技术在传感测量领域是一项非常有吸引力 的技术 。它可 以避免 长相干长度 的信
号对传感系统带来的各种限制和问题 。白光干涉光纤多路 复用技术 的一 个主要优 点是不需 要采用相对 复杂 的时
分或频分复用技术 ，就能将 多个传感器 的信号相 干复用在一路 光信号 中。提 出并验证 了多种 复用 方案 ，采用独
立的解调干涉仪 ，使其 光程差 与遥感干涉仪 的光程差相 匹配 。这里 ，传感 干涉仪是 完全无源 的，且解 复用干涉 信号对连接端面处的任何相位或长度 的变化都不敏 感 。在实际应 用 中，干涉 系统采用 的是商用光缆 和光学低相 干反射计 ，可以测量传感阵列中每段 传感光纤 的绝 对长度 。这些 传感方 案对于温 度或应变 的遥测非常 有用 ，且 可实现对智能皮肤结构的形变传感测量 。如果将 光纤传感 器阵列安 装在桥梁 、建 筑框架 、大坝 和隧道 中构 成智 能结构 ，可实现对这些智能结构材料所受应变的终 身监测 。
第 ４卷第 ２ 期
２ ０ １ ３年 ５月
黑
龙
江
大
学
工
程
学
报
Ｖｏ Ｌ ４． Ｎｏ ． ２
Ｍａ ｙ， ２ ０１ ３
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ Ｈｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
—
ＶＩ ． Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｅ ｘ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ ｗｈ ｉ ｔ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｓ
基于白光干涉原理的光纤传感技术一Ⅱ.光纤白光干涉测量的基本方法
Ｓ ｎｏｓＫ ｙＬ ｂ ｆ ｉｎ ｊ ｎ ｒｖｎｅ ｅｓ ｒ ｅ ａ ．ｏ ｌ ｇｉ ｇＰｏ ｉｃ ，Ｈａｂｎ１０ ０ ，Ｃ ｉａ Ｈｅｏ ａ ｒｉ ５ ０ １ ｈｎ）
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｒ ｉ ｇ ｐ ｉｃｐｅ ｏ ｉ ｅ ｐ ｉ ｗｈｔ ｉｈ ｎ ｅ ｆｒ ｍｅ ｒｃ ｓ ｎ ｉｇ ｍ ｅｈ ｄ ｌｇ ｓ ｉｔｏ ｓｒ ｃ ： ｅｗｏ ｋｎ ｒｎ ｉｌ ｆｆ ｒｏ ｔｃ ｂ ｉｅ ｌ ｔｉ ｔｒｅ ｏ ｔｉ ｅ ｓｎ ｔ ｏ ｏｏ ｙ ｉ ｎ ｒ — ｇ ｄ ｃ ｄ，ｗｈ ｃ ｎ ｌ ｄ ｓｂ ｓｃｅ ｕ ｔ ｎ ｏ ｅ ｓ ｒｍ ｅ ｔｆ ｅ ｐ ｉ ｓｒ ｉ ｎ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ，ｔ ｅ ｉｔ ｒｏ ａ ｕｅ ｉｈ ｉ ｃｕ ｅ ａ ｉ ｑ ａ ｉ ｓｆ ｒｍ ａ ｕ ｅ ｎ ｉ ｒｏ ｔｃ ｔａｎ ａ ｄ ｔｍ ｅ ａ ｕ ｅ ｈ ｎ ｅ ｒ ｇ — ｏ ｂ
摘 要 ：主要介绍了白 光干涉光纤传感原理，描述了光纤中光程的变化和被测参数 （ 如：应变和温度）之间的
关 系 ，并讨论 了白光 干涉光纤传感 系统 中温度表观应 变和温度补偿技术 。
关键 词 ：光纤；光纤传感器；白 光应变仪；应变； 温度
中 图分类 号 ：Ｔ ２６ Ｎ ５
文献标 志码 ：Ａ
ｔ ｎ ｗｏ ｋ ｎ ｒｎ ｉｌ ｆｆ ｅ ｐ ｉ ｗｈ ｔ ｉｈ ｎ ｅ ｆｒ ｍ ｅｅ ｎ ｈ ｐ ａ ｅ ｔｓｒ ｉ ｏ ｐ ｎ ａｉｎ ｔｃ — ｉ ｒ ｉｇ ｐ ｉｃｐｅｏ ｉ ｒｏ ｔ ｉｅｌ ｔｉｔ ｒｅｏ ｔｒａ ｄ ｔ ｅ ａ ｐ ｒ ｎ ｔａｎ ｃ ｍ ｅ ｓ ｔ ｅｈ ｏ ｂ ｃ ｇ ｏ
第 ３ 卷第 ２ 期 ２１ ０ ２年 ５月 黑龙江大
学
工
程
学
光纤白光干涉传感器1
S = 2 nL 1 构成传感臂的光纤的光程长度 为 ，参考臂由长度略短的参考光纤L2 2nL2 + 2 X 和参考光纤端面与扫描镜形成的空气间隙X组成。所以参考臂光程 总和为
X = 2nL1 − (2nL2 + 2 X ) 在 位置附近，出现与下图2 类似的白光干涉条纹。其中零级条纹近似在干涉条纹的中央，具有 极大的振幅，对应于两臂光程精确相等处。当传感臂的光程在应变 或者周围环境温度变化的作用下导致光程变化时，传感器光程的变 ∆S = ∆(nL1 ) 化 可以通过测量中央零级条纹对应的反射 镜位置改变 ∆X 来获得。
光纤白光干涉传感器
主讲人 ：曹海娟
1.光纤白光干涉仪的原理 1.光纤白光干涉仪的原理
光纤白光干涉仪的原理图如下
传感臂L1
LED光源 反射率R1
2*2耦合器
镀膜光纤反射 端
反射率R2
X
PD探测器
L2参考臂
图1 光为参考和传感的两臂通过使用一个3dB的耦合器对光 进行了分路和合路，干涉仪的光程差通过一个扫描反射镜来改变。当 参考和传感两光之间的光程差小于光源相干长度的时候，就会产生一 个白光干涉图。当两光的光程差绝对相等时，光程精确匹配，干涉图 出现中央条纹，该中央条纹的位置可被精确的判断，因此可以实现绝 对测量。
X = X 2 − X 1 = nL0
(7.54)
LED光源 2*2 耦 合 器
传感臂L1
传感器L0 前 传 后 感 端
面
的 反 射
器
X
反 射 率 R2
D
器
L2
臂
X1 X2
4 光 传感
光
• •
当载荷（温度或应变）作用于传感器时，白光干涉中心条 纹的位置将发生移动，式（7.54）变成 （7.55） ′ ′ X = X 2 − X 1′ = (nL0 )
基于光学干涉技术的传感器应用
基于光学干涉技术的传感器应用随着科技的不断发展，传感器技术在人们生活中的应用越来越广泛。
随着基于光学干涉技术的传感器的逐渐兴起，其应用也在不断拓展。
本文将从原理、类型、优缺点、应用等方面来探讨基于光学干涉技术的传感器应用。
一、原理光学干涉技术是一种利用光的波动性质进行测量的技术。
它基于干涉现象，通过测算干涉条纹的变化来获得被测量的物理量。
其原理主要是利用光的相干性，将测试样品与参考样品进行光干涉实现高精度的测量。
二、类型基于光学干涉技术的传感器种类繁多，其中主要有以下三种：1. 路程差型光干涉传感器：是一种光纤式传感器，采用光纤进行光路连接和信号传输。
它主要利用光路差的变化来测量目标物体的位移、形变等物理量。
2. 折射型光干涉传感器：主要用于测量物体的折射率、温度等物理量，利用折射率与光程之间的关系来进行测量。
3. 表面形貌测量型光干涉传感器：它主要用于表面形貌测量，例如测量机械零件的平直度、粗糙度等。
三、优缺点相对于传统的机电式传感器，基于光学干涉技术的传感器具有以下优点：1. 高精度：光学干涉技术是一种高精度的测量方法，其精度可达到亚微米或纳米级别。
因此，在需要高精度的应用场合可以使用基于光学干涉技术的传感器。
2. 高灵敏度：光学干涉传感器的传感器头一般采用光纤，可以实现小尺寸、高灵敏度和远传输距离的要求。
3. 无接触：传统的机电式传感器与被测物体直接接触，因此会受到物体表面的粗糙度和油漆厚度等因素的影响。
而基于光学干涉技术的传感器可以实现无接触测量，从而不受表面粗糙度等因素的影响。
4. 可以同时测量多个参数：基于光学干涉技术的传感器可以同时测量多个参数，这是传统机电式传感器所不具备的。
但是，基于光学干涉技术的传感器也存在以下缺点：1. 昂贵：相对于机电式传感器等其他传感器来说，基于光学干涉技术的传感器价格较高。
因此，在一些普及和低精度的应用场合还不能大量应用。
2. 对环境条件要求高：光学干涉技术对环境条件的要求比较严格，包括温度、湿度、灰尘等，这对传感器的使用也提出了相应的要求。
光纤白光干涉原理与应用
光纤白光干涉原理与应用光纤白光干涉技术是一种利用光纤制作的白光干涉仪，利用了光纤的高灵敏度和高稳定性的特点，能够实现对多种成像和测量任务的高精度和高灵敏度的测量。
光纤白光干涉技术可以应用于医学成像、材料表面形貌测量、微机械系统(MEMS)的测量与检测等领域。
本文将介绍光纤白光干涉的原理，以及其在不同领域的应用。
一、光纤白光干涉原理光纤白光干涉实验的原理主要是利用平板、准直镜、分束镜、反射镜等器材，将白光经过分束镜分成两束光，分别经过两条光纤传输至反射镜，再经过准直镜进入光束合并器，最后汇聚到CCD探测器上。
在这一过程中，我们制作出了一个干涉条纹光源，将探测器观测到的干涉条纹信号的变化情况，就可以得到测试物的形貌信息。
二、光纤白光干涉在医学成像中的应用1.皮肤病变成像利用光纤白光干涉技术可以实现对皮肤病变的高分辨率成像，通过观察病变处的反射光条纹，可以获得皮肤表面的形态信息。
这对于皮肤科医生来说，有着非常重要的临床诊断价值。
2.眼底成像眼科医生在进行视网膜和玻璃体检查时，通常需要进行眼底成像。
利用光纤白光干涉技术可以实现对眼底血管和病变的高质量成像，可以帮助医生更准确地进行诊断。
三、光纤白光干涉在材料表面形貌测量中的应用1.光学表面检测在工业检测中，需要对产品的表面粗糙度、平整度等参数进行检测。
利用光纤白光干涉技术可以实现对产品表面形貌的高精度测量，可以用于检测各种工件表面的水平度、平整度、甚至是微观颗粒的表面分布情况。
2.微纳米结构测量在半导体、纳米科学以及光学制造等领域，需要对微纳米结构的形貌进行测量。
利用光纤白光干涉技术可以实现对微纳米结构的高精度测量，可以用于检测各种微纳米结构的形貌和尺寸。
四、光纤白光干涉在微机械系统(MEMS)的测量与检测中的应用1.MEMS制造检测在微机械系统(MEMS)制造过程中，需要对微机械结构的形貌进行检测。
利用光纤白光干涉技术可以实现对微机械结构的高精度测量，可以用于检测各种微机械结构的形貌和尺寸。
干涉型光纤温度传感器
传感器与微系统(Transducer and M icr osyste m Technol ogies) 2007年第26卷第4期设计与制造干涉型光纤温度传感器刘 晨,费业泰,卢荣胜(合肥工业大学仪器科学与光电工程学院,安徽合肥230009)摘 要:为了长期和在线实时检测各种工程结构内(如飞机机翼)的温度,在介绍了2种典型的干涉型光纤温度传感器技术的基本原理、结构及优缺点的基础上,提出了一种新型光纤温度传感器——嵌入式干涉型光纤温度传感器的工作原理和结构设计。
它用特殊加工工艺将光纤埋入材料中,通过相位调制产生干涉条纹,再通过条纹的判向计数来对材料内部温度进行测量。
实验结果表明:嵌入式光纤温度传感器能长期有效测量材料内部的温度,并且,它的灵敏度比放在空气中的灵敏度要高2～3倍。
具有很大的研究开发和应用价值。
关键词:光纤光学;相位调制;温度测量;干涉中图分类号:TP212 文献标识码:A 文章编号:1000-9787(2007)04-0058-03I n terference opti ca l2f i ber te m pera ture sen sorsL I U Chen,FE I Ye2tai,LU Rong2sheng(School of Appara tus Sc i ence and Photo2Electr i c Eng i n eer i n g,Hefe i Un i versity of Technology,Hefe i230009,Ch i n a)Abstract:I n order t o measure per manently and real2ti m e the te mperature inside all kinds of p r oject constructi onfor exa mp le air p lane wing,the basic p rinci p le,structure and characteristics of t w o kinds of interference op tical fiberte mperature sens ors are intr oduced,on the base of it,the working p rinci p le and structure designing of a new kind ofop tical fiber temperature sens or—embedded op tical2fiber temperature sens or are p resented.Op tical fiber ise mbedded int o material using s pecial p r ocessing technol ogy,interference stri pe is p r oduced thr ough phasemodulati on,then stri pe distinguishing directi on and counting is used t o measure the internal temperature.Experi m ental results show that the internal te mperature of material can be measured by a e mbedded op tical2fiberte mperature sens or,and its sensitivity is2～3ti m es higher than op tical2fiber sens or in air.It has very value ofinvestigating and utilizing.Key words:fiber op tics;phase modulati on;te mperature measure ment;interfer ometry0 引 言光纤传感器与传统传感器相比具有灵敏度高、耐腐蚀、安全可靠、抗电磁干扰、结构简单、体积小、质量轻等特点,而且,在一定条件下可任意弯曲,因此,得到了广泛的应用[1,2]。
光的干涉与光纤通信技术
光的干涉与光纤通信技术在现代科技高速发展的时代，光纤通信技术的出现使得信息传输更加迅捷高效。
而光的干涉作为光学现象中的重要一环，也在此过程中起着至关重要的作用。
本文将探讨光的干涉与光纤通信技术的关系以及其应用。
首先，让我们来了解一下光的干涉是什么。
光的干涉是波动光学的重要现象，它指的是两个或多个光波相遇时会产生干涉现象。
干涉可以分为构成干涉的两束光相干干涉和非相干干涉。
其中，相干干涉的条件是两个光源的相位差保持不变，这样它们就能够形成干涉条纹。
光纤通信技术是一种基于光的传输方式，利用光纤作为传输介质，在光的干涉现象中找到了广泛的应用。
通过光纤传送数据可以获得更大的信号传输速度和更高的信号质量。
光信号在光纤中的传输受到光的干涉的影响，因此对光的干涉现象的研究和理解对于提高光纤通信技术的性能至关重要。
光纤通信中最关键的一环就是编解码技术，而光的干涉则可用于实现这一目标。
光的干涉可以通过调制光波的相位来传输信息。
在光纤通信系统中，使用的可调谐激光器通过改变相位来编码信息。
当光波的相位发生改变时，这种变化会被接收器检测到，并解码成原始的信息。
光的干涉可以实现的高速传输，使得光纤通信系统具有了更高的传输速率和更稳定的信号质量。
除了编解码技术之外，光的干涉还在光纤通信系统中扮演着其他重要的角色。
光纤通信系统中的光放大器和光分路器都涉及到光的干涉现象。
光放大器是一种用来增强光信号强度的装置，而光分路器则用于将光信号分配给不同的接收器。
这些设备都需要根据光的干涉原理进行设计和制造，以保证光信号的稳定传输。
另一个光的干涉在光纤通信技术中的应用就是光纤传感。
光纤传感是一种利用光的干涉原理来实现测量和控制的技术。
通过在光纤表面附加上一层敏感材料，当受到外界环境的影响时，敏感材料的折射率也会发生改变，导致光纤中的光波相位发生变化。
通过检测相位的变化，就可以得到环境参数的信息，如压力、温度、湿度等。
这种基于光的干涉的传感技术在工业、环境监测、生物医学等领域有着广泛的应用。
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小尺度；
几何形状可变；
与材料和结构兼容；
制作安装方便；
结构简单，低造价；
本质安全；
高灵敏度；
易于多路复用；
传感器长度可变。
抗电磁场干扰；
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3.用于光纤传感测量的光程变量表征方法
假设感兴趣的被测量是应变，但是测量任何应变都无法避免 温度变化带来的干扰，所以必须同时测量温度变化。热膨胀、 温度对光纤折射率的影响以及纯粹机械应变都将包含在被测 量中。因而，温度补偿技术是一个重要组成部分。
基于白光干涉的光纤传感技术
目录
1.引言 2.白光干涉式光纤传感器的优点
3.用于光纤应变、温度传感测量的光程变量表征方法
4.光纤白光干涉仪
5.基于光纤白光干涉方法的应变、温度测量技术
6.表观应变与温度补偿技术
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1.引言
光 纤 白 光 干 涉 技 术
迈克尔逊干涉仪
应变
M-Z干涉仪
温度
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5.基于光纤白光干涉方法的测量技术
用于实际测量中的光纤白光迈克尔逊干涉仪的组成与上图所 示的结构相比存在一些差别。如下图所示，
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传感器两个端面上产生两个 传感信号：一个信号来自于 传感器前端面的部分反射。 这部分反射光通过长度为L0 的传感器。第二个光信号在 传感器的后端面反射。 当参考臂的反射器扫描时， 两臂光程差发生匹配，白光 干涉条纹出现。 反射器前后两次获得白光干 涉中心条纹的位置的差值 （X=X2-X1）与传感器的长度 相对应：X= X2-X1=nL0
白光干涉测量使用低相干、宽谱带光源，同所有的干涉原理 一样，光程的改变可以通过观测干涉条纹来进行分析。
1975年提出原理 1976年在光纤通信领域中实现了可能方案 1983年首次报导其在传感技术中的应用
1984年报导第一个完整的白光干涉技术位移传感系统
1985-1989年，白光干涉原理传感器广泛应用于研究压力、 温度和应变测量
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4.光纤白光干涉仪
仅能实现2π弧度相位 内光程差的测量，超 过此范围，将对应一 个周期性的输出信号
单色或者长相干长度 光源干涉
主要困难
白光干涉仪
干涉条纹信号中主干 涉中央条纹的位置可 被精确判定
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在未知应变施加于基体结构上时，使系统以一 个对应信号作为输出
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光纤芯折 射率
光纤传感器的 标称长度
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用下标1来表示沿着光纤的z方向，2和3分别表示处于光 纤横向截面内的两个正交的方向x和y，如下图所示：
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Thanks!
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由于白光干涉光纤应变传感器具有长度可灵活改变、柔韧性 好和结构简单等特点，对于形变测量特别适合。
一种典型的白光光纤应变传感 器由右图给出。
它由一段标准的单模光纤组成。 L作为传感器的标称长度，应 变测量时通过直接测量这段光 纤的伸长ΔL实现的。
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小结
另外一个常常做的假设是，光纤传感应变测量的应变是纯粹 的轴向应变。事实上，光纤本身所感知应变与基体结构应变 相关，但不完全一致。
我们将重点研究传输机制，即通过对沿光纤传播光波特性变 化来对局域应变和温度值进行求解。
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标定过程：
施加一个已知的温度和应变在基体结构上
光纤因此产生相关参数（例如光程差）的变化 变化结果通过干涉解调单元（例如迈克尔逊干 涉仪或M-Z干涉仪）的机械位移而解调 得到系统参数
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利用低相干技术的光纤传感器，其最基本的结构如图所示：
相对于传感干涉仪串接的第二个问询干涉仪对于获得干涉 条纹信息来说是必须的，这个串接的结构将取决于处理干 涉信号的方法，选用分光计还是第二干涉仪的结构，要取 决于频谱分析还是相位分析。 Page 5
小结
• 自从1990年以后，光纤白光测量技术已经持续发展 • 白光干涉测量技术提供了更多的绝对测量的解决方案
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下表给出了典型的1300nm波长LED光源各参数值
物理量 中心波长 光谱半宽 （FWHM） 35nm 相干长度 光谱系数 相对强度系 数 0.37μw/μm
符号
数值 1310nm 49μm 2.8
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用上表中的数据替换上式中的常数。并设计耦合器的插入损 耗α=0.95和反射率R=91%，白光干涉图样如图所示。
光纤迈克尔逊干涉仪结构：
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当两个光束之间光程差小于光源相干长度的时候，就会产生 一个白光干涉图。当两光束的光程绝对相等时，光程精确匹 配，干涉图中出现中央条纹，该中央条纹位于干涉图中心， 具有振幅极大。部分相干传输函数，可以用描述光源光谱特 性的自相关函数进行表示。
对于LED光源，光谱分布可以用一个高斯函数进行描述，如 下图：
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5.1 应变测量
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5.2 温度测量
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6.表观应变与温度补偿技术
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• 近十余年来，白光干涉测量技术得到了较大发展
• 光纤白光干涉仪的另外一个优点就是可以容易的实现多路 复用
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2.白光干涉式光纤传感器的优点
光纤智能结构是指结构中集成了光纤传感器的 遥测系统。
简 介
通过光纤传感器实现“应变”监测；在需要时， 也可以进行“温度”的测量。
通常与结构兼容，嵌于结构内部，以便进行监 测；有时也将传感器黏附结构表面。
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传感臂：光纤光程长S=2nL1 参考臂：光程总和2nL2+2X 调整扫描镜的位置，使传感 臂和参考臂的光程可以发生 匹配，也就是说满足 2nL1=2nL2+2X。 在该位置附近，出现与上图 类似的白光干涉图纹。 其中，零级条纹近似在干涉 条纹的中央，具有最大的振 幅，对应于两臂光程精确相 等处。