光纤传感器的发展与现状
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光纤传感器的发展与现状
制作人： 制作人： 吴限 谢笑声 管胜
班级：光电 班级：光电09303班 班 老师： 老师：张森
Content
1. 光纤传感器国内发展现状 我国从上世纪70年代末就开始研制光纤传感 表1 光纤传感器测定物体参数的原理 被测物理量 光调制 光学现象 分 类 电流 偏振光 法拉第效应 光学传感器方式、光纤功能型传感器方式 磁场 相位 干涉现象(磁致伸缩) 光纤功能型传感器方式 电压 偏振光 Pockels( 次电光效应) 光学传感器方式 电场 相位 干涉效应(电的) 光纤功能型传感器方式 屏蔽板遮断光路 光学传感器方式 光强 Baidu Nhomakorabea导体的透明度变化 光学传感器方式 温度 荧光辐射 拾波探头方式 光谱 热体辐射 拾波探头方式 偏振光 复合折射率变化 光学传感器方式 角速度 相位 周期效应 光纤功能型传感器方式 速度 多普勒效应 拾波探头方式 流速 频率 微带损耗 光纤功能型传感器方式 光强 屏蔽板遮断光路 光学传感器方式 振动 光阑反射强度变化 光学传感器方式 加速度 偏振光 光弹性效应 光学传感器方式 压力 相位 干涉现象(光弹性效应) 光纤功能型传感器方式 频率 多普勒效应 拾波探头方式
多成果。其中， 多成果。其中，有相当一部分成果具有很高的使用价 有的已达到当今国际先进水平。 值，有的已达到当今国际先进水平。 光纤传感器的军事应用主要集中在以下三个方 第一，基于光纤陀螺对飞行器、水下兵器、 面。第一，基于光纤陀螺对飞行器、水下兵器、陆用战 车和火箭等的惯性制导及对运动载体的姿态控制； 车和火箭等的惯性制导及对运动载体的姿态控制；第 基于微振动传感器和光纤信息传输网， 二，基于微振动传感器和光纤信息传输网，用于海洋 防卫和反潜作战的光纤水听器传感阵列网；第三， 防卫和反潜作战的光纤水听器传感阵列网；第三，基 于温度、压力、应变和振动传感器的智能结构， 于温度、压力、应变和振动传感器的智能结构，广泛用 于水下兵器及航空、航天等领域。 于水下兵器及航空、航天等领域。 2．1 光纤陀螺 ． 光纤陀螺属于激光陀螺中的一种，它是将200～ 光纤陀螺属于激光陀螺中的一种，它是将 ～ 1 000 m长的光纤绕制成直径为 ～60 cm的圆形光 长的光纤绕制成直径为10～ 长的光纤绕制成直径为 的圆形光 纤环，增长了激光束的检测光路，使其灵敏度、 纤环，增长了激光束的检测光路，使其灵敏度、精度和 分辨率比激光陀螺提高了几个数量级。 分辨率比激光陀螺提高了几个数量级。它的主要优 点是：无运动部件，仪器牢固稳定， 点是：无运动部件，仪器牢固稳定，耐冲击和抗加速 度运动；易于采用集成光路技术，结构简单， 度运动；易于采用集成光路技术，结构简单，零部件 价格低廉；原理上可瞬间启动，启动时间极短； 少，价格低廉；原理上可瞬间启动，启动时间极短；克 服了激光陀螺闭锁带来的问题， 服了激光陀螺闭锁带来的问题，可与环形激光陀螺一 起成为捷联惯性系统的传感器。可直接数字输出， 起成为捷联惯性系统的传感器。可直接数字输出，与 计算机直接接口联网；检测灵敏度高，可以达到10 计算机直接接口联网；检测灵敏度高，可以达到 rad／s的分辨率；约为 000 7s的极宽的动态范围；寿 的分辨率； 的极宽的动态范围； ／ 的分辨率 约为2 的极宽的动态范围 命长，信号稳定可靠。由于光纤陀螺具有上述优点， 命长，信号稳定可靠。由于光纤陀螺具有上述优点， 因此受到很多国家的重视， 因此受到很多国家的重视，近几年对其进行了大量的 研究和试验。 研究和试验。 航天803研究所也对光纤陀螺技术进行了研究 航天 研究所也对光纤陀螺技术进行了研究 并研制出相关产品。北航光电技术研究所于2001年 并研制出相关产品。北航光电技术研究所于 年
制作人： 制作人： 吴限 谢笑声 管胜
班级：光电 班级：光电09303班 班 老师： 老师：张森
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1. 光纤传感器国内发展现状 我国从上世纪70年代末就开始研制光纤传感 表1 光纤传感器测定物体参数的原理 被测物理量 光调制 光学现象 分 类 电流 偏振光 法拉第效应 光学传感器方式、光纤功能型传感器方式 磁场 相位 干涉现象(磁致伸缩) 光纤功能型传感器方式 电压 偏振光 Pockels( 次电光效应) 光学传感器方式 电场 相位 干涉效应(电的) 光纤功能型传感器方式 屏蔽板遮断光路 光学传感器方式 光强 Baidu Nhomakorabea导体的透明度变化 光学传感器方式 温度 荧光辐射 拾波探头方式 光谱 热体辐射 拾波探头方式 偏振光 复合折射率变化 光学传感器方式 角速度 相位 周期效应 光纤功能型传感器方式 速度 多普勒效应 拾波探头方式 流速 频率 微带损耗 光纤功能型传感器方式 光强 屏蔽板遮断光路 光学传感器方式 振动 光阑反射强度变化 光学传感器方式 加速度 偏振光 光弹性效应 光学传感器方式 压力 相位 干涉现象(光弹性效应) 光纤功能型传感器方式 频率 多普勒效应 拾波探头方式
多成果。其中， 多成果。其中，有相当一部分成果具有很高的使用价 有的已达到当今国际先进水平。 值，有的已达到当今国际先进水平。 光纤传感器的军事应用主要集中在以下三个方 第一，基于光纤陀螺对飞行器、水下兵器、 面。第一，基于光纤陀螺对飞行器、水下兵器、陆用战 车和火箭等的惯性制导及对运动载体的姿态控制； 车和火箭等的惯性制导及对运动载体的姿态控制；第 基于微振动传感器和光纤信息传输网， 二，基于微振动传感器和光纤信息传输网，用于海洋 防卫和反潜作战的光纤水听器传感阵列网；第三， 防卫和反潜作战的光纤水听器传感阵列网；第三，基 于温度、压力、应变和振动传感器的智能结构， 于温度、压力、应变和振动传感器的智能结构，广泛用 于水下兵器及航空、航天等领域。 于水下兵器及航空、航天等领域。 2．1 光纤陀螺 ． 光纤陀螺属于激光陀螺中的一种，它是将200～ 光纤陀螺属于激光陀螺中的一种，它是将 ～ 1 000 m长的光纤绕制成直径为 ～60 cm的圆形光 长的光纤绕制成直径为10～ 长的光纤绕制成直径为 的圆形光 纤环，增长了激光束的检测光路，使其灵敏度、 纤环，增长了激光束的检测光路，使其灵敏度、精度和 分辨率比激光陀螺提高了几个数量级。 分辨率比激光陀螺提高了几个数量级。它的主要优 点是：无运动部件，仪器牢固稳定， 点是：无运动部件，仪器牢固稳定，耐冲击和抗加速 度运动；易于采用集成光路技术，结构简单， 度运动；易于采用集成光路技术，结构简单，零部件 价格低廉；原理上可瞬间启动，启动时间极短； 少，价格低廉；原理上可瞬间启动，启动时间极短；克 服了激光陀螺闭锁带来的问题， 服了激光陀螺闭锁带来的问题，可与环形激光陀螺一 起成为捷联惯性系统的传感器。可直接数字输出， 起成为捷联惯性系统的传感器。可直接数字输出，与 计算机直接接口联网；检测灵敏度高，可以达到10 计算机直接接口联网；检测灵敏度高，可以达到 rad／s的分辨率；约为 000 7s的极宽的动态范围；寿 的分辨率； 的极宽的动态范围； ／ 的分辨率 约为2 的极宽的动态范围 命长，信号稳定可靠。由于光纤陀螺具有上述优点， 命长，信号稳定可靠。由于光纤陀螺具有上述优点， 因此受到很多国家的重视， 因此受到很多国家的重视，近几年对其进行了大量的 研究和试验。 研究和试验。 航天803研究所也对光纤陀螺技术进行了研究 航天 研究所也对光纤陀螺技术进行了研究 并研制出相关产品。北航光电技术研究所于2001年 并研制出相关产品。北航光电技术研究所于 年