光纤振动传感器
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二、 展望
作为一种全新的安全监控的技术，光纤振动报 警系统在安装更加方便、防电磁干扰和智能化等方 面具有不可替代的优势，有望成为新一代的安全监 控技术。
2020/7/18
36
光纤光栅的反射或透射峰的波长与光栅的折射率调制周 期以及纤芯折射率有关，而外界温度或应变的变化会影响光 纤光栅的折射率调制周期和纤芯折射率，从而引起光纤光栅 的反射或透射峰波长的变化，这就是光纤光栅传感器的基本 工作原理。
光纤光栅传感器的光路原理图
光纤光栅振动传感器工作原理：
它是由机械悬臂梁一端固定在封装壳上，与待测的物台 连接。在测量振动时，振动源和物台同时振动，而引起悬臂 梁振动。由振动惯性力的作用下，悬臂梁发生机械振动，带 动两个光栅产生周期性的应变拉伸或收缩，从而引起FBG的 布拉格波长发生变化，通过探测波长的信息前后是否一致， 就能实现振动测量。
模式调制型光纤振动传感器
光纤振动传感器的简介
光纤振动传感器的原理
光纤振动传感器的分类 光纤振动传感器的应用和展望
2020/7/18
28
一、应用
光纤振动传感己成为现代化传感领域的一个重要研究方 向,在大型建筑、航空、船舶、电力、煤矿和石油等领域的安 全健康监测方面有着广阔的应用前景。
2020/7/18
马赫一泽德干涉型光纤传感器的原理
这种传感器是由两根光纤即信号光纤和参考光纤组成。 激光器发出的光经过光纤耦合器分两路至参考光纤和信号光 纤中。当有振动或者压力信号作用于光纤信号臂时，会引起 信号臂光纤的几何尺寸和折射率等参数发生变化，导致在其 中传输的光波相位产生变化，从而两束光再次相遇时发生干 涉形成干光，干涉光再经光电转换变为与被测量成比例的电 信号。
2020/7/18
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光弹效应原理：
光纤振动传感器的简介
光纤振动传感器的原理
光纤振动传感器的分类 光纤振动传感器的应用和展望
2020/7/18
9
强度 调制
模式 调制
光纤振 动传感
器
偏振 态调 制
2020/7/18
相位 调制
波长 调制
10
①光纤悬臂梁结构
其工作原理是从光纤传来的光经过梯度透镜光被梯度透 镜准直,成为平行光,出射后光被置于前方的悬臂梁上的平弹 片挡住一部分,其余部分光经反射镜反射回梯度透镜,聚焦于 光纤上。外壳与外部刚性连接,外部振动时外壳也振动,悬臂 梁和质量块因惯性力的作用,相对外壳位置发生上下变化,使 遮挡光的面积变化,反射回的光强也就发生变化。通过检测接 收光纤的光强可以获得光斑位置的变化,从而得到加速度的信 息。
波长调制传感原理：
被测场（参量）与敏感光纤相互作用，引起光纤中传输光 的波长改变，进而通过测量光波长的变化量来确定被测参量。 由于波长调制技术对其引起光纤或连续损耗增加的某些器件 的稳定性不敏感，广泛用于液体浓度的化学分析，磷光和荧 光现象分析，黑体辐射分析等方面。
光纤布拉格光栅传感器工作原理
光纤振动传感器
分Hale Waihona Puke Baidu式光纤振动传感器
电缆光纤振动传感器
高精度光纤振动传感器
光纤振动传感器的简介
光纤振动传感器的原理
光纤振动传感器的分类 光纤振动传感器的应用和展望
2020/7/18
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光纤振动传感器应用了“光弹效应”的机理。当有外界扰动 作用在光缆上时，将引起光缆中光纤的长度和折射率等光学 传输特性发生变化，从而引起感应光纤中传输光相位、波长 等参量的变化。
2020/7/18
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光纤振动传感器的简介
光纤振动传感器的原理
光纤振动传感器的分类 光纤振动传感器的应用和展望
2020/7/18
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振动是自然界中的一种常见现象，在工程实践中对于振 动问题的合理解决方案，具有重要的工程应用价值。从居民 小区安全保障到输油管线维护以及地震监测、海啸监测到处 都可以看到振动传感器的身影。
光纤相位调制原理
光纤的相位调制是指当传感光纤受到外界机械振动作用 时，外界信号通过光纤的力应变效应、热应变效应、弹光效 应及热光效应使传感光纤的几何尺寸和折射率等参数发生变 化，从而导致光纤中的光传输延迟引起相位变化，以实现对 光相位的调制。光纤的相位调制中的通常用来测量振动的为 马赫-泽德型光纤干涉仪。
光纤光栅振动传感器原理图
工作原理：这是一种基于光弹效应的偏振型光纤振动传感 器。光源发出的光经过起偏器后变为线偏振光，线偏光经过 光弹性元件后成为椭圆偏振光，椭圆偏振光经过检偏器（是 由偏振片组成的）、光探测器后即可以得到被测振动信息。
偏振态调制型光纤振动传感器
基本原理是:相千光源（在此为激光束）发出的光进入一 段多模光纤,光纤中将有许多模式相互干涉,并在输出端产生 一种随机的干涉图像,称为散斑。输出端的干涉图像对外界环 境非常敏感,当有振动信号施加在多模光纤上时,将改变光纤 中各模式之间的干涉,最终改变散斑的分布。通过测量散斑分 变化情况，即可获知外界被测振动信号
②采用自聚焦透镜的光纤振动传感器
工作原理：在1/4节距的自聚焦透镜的一端镀反射膜,其上 套敏感质量块,并由弹性膜支撑于壳体上。在自聚焦透镜的另 一端相对的壳体上并置关于GRIN透镜中心轴对称的发射光 纤和接收光纤,所以入射光经GRIN透镜反射后,进入到接受光 纤当中,弹簧膜振动的时候带动GRIN透镜振动,耦合光功率发 生了变化,其耦合光功率的大小与位移X有关,从而利用这个耦 合关系实施对微位移X的测量,进而间接地测量出加速度的数 值。
29
光纤振动传感器在安防周界的应用
光纤振动传感器在电缆故障中的应用
北京地铁一号线健康监测
土木工程中安全检测
管道安全防御系统传感示意图
以光纤振动传感器应用在安防周界做详细介绍 用作周界安防技术时，用光缆埋设于地下，或
者敷设在监控区域周界的篱色、围栏、墙壁上，通 过对各种进入周界的侵入行为引起的振动，实现监 测。
二、 展望
作为一种全新的安全监控的技术，光纤振动报 警系统在安装更加方便、防电磁干扰和智能化等方 面具有不可替代的优势，有望成为新一代的安全监 控技术。
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光纤光栅的反射或透射峰的波长与光栅的折射率调制周 期以及纤芯折射率有关，而外界温度或应变的变化会影响光 纤光栅的折射率调制周期和纤芯折射率，从而引起光纤光栅 的反射或透射峰波长的变化，这就是光纤光栅传感器的基本 工作原理。
光纤光栅传感器的光路原理图
光纤光栅振动传感器工作原理：
它是由机械悬臂梁一端固定在封装壳上，与待测的物台 连接。在测量振动时，振动源和物台同时振动，而引起悬臂 梁振动。由振动惯性力的作用下，悬臂梁发生机械振动，带 动两个光栅产生周期性的应变拉伸或收缩，从而引起FBG的 布拉格波长发生变化，通过探测波长的信息前后是否一致， 就能实现振动测量。
模式调制型光纤振动传感器
光纤振动传感器的简介
光纤振动传感器的原理
光纤振动传感器的分类 光纤振动传感器的应用和展望
2020/7/18
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一、应用
光纤振动传感己成为现代化传感领域的一个重要研究方 向,在大型建筑、航空、船舶、电力、煤矿和石油等领域的安 全健康监测方面有着广阔的应用前景。
2020/7/18
马赫一泽德干涉型光纤传感器的原理
这种传感器是由两根光纤即信号光纤和参考光纤组成。 激光器发出的光经过光纤耦合器分两路至参考光纤和信号光 纤中。当有振动或者压力信号作用于光纤信号臂时，会引起 信号臂光纤的几何尺寸和折射率等参数发生变化，导致在其 中传输的光波相位产生变化，从而两束光再次相遇时发生干 涉形成干光，干涉光再经光电转换变为与被测量成比例的电 信号。
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光弹效应原理：
光纤振动传感器的简介
光纤振动传感器的原理
光纤振动传感器的分类 光纤振动传感器的应用和展望
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强度 调制
模式 调制
光纤振 动传感
器
偏振 态调 制
2020/7/18
相位 调制
波长 调制
10
①光纤悬臂梁结构
其工作原理是从光纤传来的光经过梯度透镜光被梯度透 镜准直,成为平行光,出射后光被置于前方的悬臂梁上的平弹 片挡住一部分,其余部分光经反射镜反射回梯度透镜,聚焦于 光纤上。外壳与外部刚性连接,外部振动时外壳也振动,悬臂 梁和质量块因惯性力的作用,相对外壳位置发生上下变化,使 遮挡光的面积变化,反射回的光强也就发生变化。通过检测接 收光纤的光强可以获得光斑位置的变化,从而得到加速度的信 息。
波长调制传感原理：
被测场（参量）与敏感光纤相互作用，引起光纤中传输光 的波长改变，进而通过测量光波长的变化量来确定被测参量。 由于波长调制技术对其引起光纤或连续损耗增加的某些器件 的稳定性不敏感，广泛用于液体浓度的化学分析，磷光和荧 光现象分析，黑体辐射分析等方面。
光纤布拉格光栅传感器工作原理
光纤振动传感器
分Hale Waihona Puke Baidu式光纤振动传感器
电缆光纤振动传感器
高精度光纤振动传感器
光纤振动传感器的简介
光纤振动传感器的原理
光纤振动传感器的分类 光纤振动传感器的应用和展望
2020/7/18
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光纤振动传感器应用了“光弹效应”的机理。当有外界扰动 作用在光缆上时，将引起光缆中光纤的长度和折射率等光学 传输特性发生变化，从而引起感应光纤中传输光相位、波长 等参量的变化。
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光纤振动传感器的简介
光纤振动传感器的原理
光纤振动传感器的分类 光纤振动传感器的应用和展望
2020/7/18
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振动是自然界中的一种常见现象，在工程实践中对于振 动问题的合理解决方案，具有重要的工程应用价值。从居民 小区安全保障到输油管线维护以及地震监测、海啸监测到处 都可以看到振动传感器的身影。
光纤相位调制原理
光纤的相位调制是指当传感光纤受到外界机械振动作用 时，外界信号通过光纤的力应变效应、热应变效应、弹光效 应及热光效应使传感光纤的几何尺寸和折射率等参数发生变 化，从而导致光纤中的光传输延迟引起相位变化，以实现对 光相位的调制。光纤的相位调制中的通常用来测量振动的为 马赫-泽德型光纤干涉仪。
光纤光栅振动传感器原理图
工作原理：这是一种基于光弹效应的偏振型光纤振动传感 器。光源发出的光经过起偏器后变为线偏振光，线偏光经过 光弹性元件后成为椭圆偏振光，椭圆偏振光经过检偏器（是 由偏振片组成的）、光探测器后即可以得到被测振动信息。
偏振态调制型光纤振动传感器
基本原理是:相千光源（在此为激光束）发出的光进入一 段多模光纤,光纤中将有许多模式相互干涉,并在输出端产生 一种随机的干涉图像,称为散斑。输出端的干涉图像对外界环 境非常敏感,当有振动信号施加在多模光纤上时,将改变光纤 中各模式之间的干涉,最终改变散斑的分布。通过测量散斑分 变化情况，即可获知外界被测振动信号
②采用自聚焦透镜的光纤振动传感器
工作原理：在1/4节距的自聚焦透镜的一端镀反射膜,其上 套敏感质量块,并由弹性膜支撑于壳体上。在自聚焦透镜的另 一端相对的壳体上并置关于GRIN透镜中心轴对称的发射光 纤和接收光纤,所以入射光经GRIN透镜反射后,进入到接受光 纤当中,弹簧膜振动的时候带动GRIN透镜振动,耦合光功率发 生了变化,其耦合光功率的大小与位移X有关,从而利用这个耦 合关系实施对微位移X的测量,进而间接地测量出加速度的数 值。
29
光纤振动传感器在安防周界的应用
光纤振动传感器在电缆故障中的应用
北京地铁一号线健康监测
土木工程中安全检测
管道安全防御系统传感示意图
以光纤振动传感器应用在安防周界做详细介绍 用作周界安防技术时，用光缆埋设于地下，或
者敷设在监控区域周界的篱色、围栏、墙壁上，通 过对各种进入周界的侵入行为引起的振动，实现监 测。