绪论 1
一、概述 1
二、光纤传感器的特点与分类 1
目录 1
三、光纤在测量上的应用 5
四、光纤检测元件的发展及其动向 7
第一章 基本知识 10
§1-1光纤及光纤传感器的作用 10
一、概述 10
二、纤维光学的基本原理 11
三光导纤维的分类及特性 12
四、光纤传感器的检测方式及作用 21
二、半导体中的能级 24
§1-2光源 24
一、概述 24
三、发光二级管与二级管激光器 26
§1-3光探测器 29
一、概述 29
二、光电探测器 30
三、结型光探测器 32
四、光电放大器 36
§1-4光纤元件的相互联接和固定 36
一、提高耦合效率的方法 37
二、联接与固定形成 37
二、光纤温度传感器的分类 39
一、概述 39
§2-1概述 39
第二章 光纤温度检测 39
§2-2光导纤维红外辐射温度计 42
一、概述 42
二、基本工作原理 43
三、仪器的工作原理和结构 44
四、主要技术特性 45
五、结论 45
六、辐射测温在燃气涡轮发动机中的应用 45
二 、光强—温度敏感元件的数学模型 46
§2-3 半导体吸收式光纤温度检测技术 47
一、概述 47
三、 发光光谱和光电转换响应度的数学分析 52
四、传感器的数学模型 53
五、传感器的研制 55
六、测试系统的设计 59
七、实验室试验 62
八、半导体吸收式光纤传感器的设计原则 64
九、优秀的振幅调制型测温方案 66
§2-4液体组元光纤温度检测技术 68
一、概述 68
二、液体组元光纤温度检测技术 69
三、结构示意图 69
三、光纤荧光温度探测器 72
二、双元液晶测温探测器 72
一、概述 72
§2-5光波长分布光纤传感技术 72
四、绝对黑体式光纤温度计 73
五、利用干涉滤波器技术检测温度 74
§2-6干涉型光纤温度传感器及其检测技术 74
一、相位干涉型 74
二、单光纤偏振型干涉仪 77
第三章流量、流速、液位检测技术 79
§3-1概述 79
一、应用概况 79
二、分类与特点 79
§3-2光纤式微型旋浆流速仪 79
一、工作原理 79
二、技术指标 80
三、光纤计数测速原理及其应用 82
§3-3光纤涡轮流量计、转速计 84
一、光纤涡轮流量计工作原理及探头结构 84
二、光纤膜片式流速计 84
§3-4光纤涡流流量计 86
一、工作原理 86
二、特点 87
三、试验曲线和理论值对比 87
§3 5多普勒流量计 87
一、概述 87
二、光纤激光多普勒流量计 88
一、概述 89
三、血流计传感器 89
§3-6 光纤液位检测技术 89
二、类型 90
三、全反射式光纤液位计 90
四、斜端面光纤液面检测技术 91
五、单根光纤结合面光损失液位检测技术 93
六、单光纤液面传感技术 95
第四章 机械量光纤传感器 98
§4-1概述 98
一、应用简介 98
二、传感方式 98
一、利用两光纤相对位置检测位移 100
§4-2传输型敏感元件检测技术 100
二、遮光型光强调制光纤传感器 101
三、传光型压力和水声光纤传感器 101
§4 3反射型敏感元件检测技术 104
一、反射式光强调制位移传感器 104
二、全反射光纤位移和压力传感器 106
三、光纤轴承监测系统 108
四、角位移检测装置 109
§4-4微弯曲敏感元件检测技术 110
一、基本工作原理 110
二、微弯曲调制位移检测技术 112
三、光纤微弯曲水声探测器 114
§4-5光纤振荡器应变检测技术 114
一、概述 116
§4-6相位干涉型敏感元件检测技术 116
二、光导纤维相位调制原理 117
三、光纤干涉仪及其信号检测 122
四、mach-Zehnder干涉仪机械量传感器 124
五、偏振状态振动检测器 125
六、动态压力传感器 125
七、加速度传感器 126
八、应变传感器 126
九、光纤干涉仪悬臂梁测试装置 127
§4-7频率调制光纤传感器 129
一、概述 129
二、光纤多普勒测速系统分析 130
三、光纤多普勒系统性能的改善 132
四、光纤多普勒血液流量计 133
第五章磁场及电场检测技术 134
§5-1 概述 134
一、概述 134
二、基本概念 134
§5-2光纤磁场传感器及其检测技术 140
一、磁场检测技术概述 140
二、干涉型磁场传感器的工作原理 141
三、干涉型电压与磁场检测技术 144
§5-3光纤电流传感器及其检测技术 144
一、概述 144
二、偏振态变化型的工作原理 145
一、概述 146
§5-4用电致光吸收和压电弹光原理检测电压和电流 146
二、全光纤电压、电流传感器原理 147
三、用Bi12SiO20结晶材料制作的电压和磁场传感器 149
§5-5光纤微波电磁场检测技术 151
一、概述 151
二、光纤微波传感技术的工作原理 151
三、光纤光波电磁场检测系统 153
三、结果及分析 154
第六章 光纤化学和生物医学传感器检测技术 156
§6-1概述 156
§6-2吸收光谱型传感器 156
一、工作原理 156
二、单波长吸收比较型 157
三、双波长差分吸收型 159
§6-3弹光型氢敏传感器 161
一、工作原理 161
二、实验装置 162
§6-4光声谐振型气体传感器 163
一、工作原理 163
二、实验装置 164
§6-5 PH值传感器 165
一、工作原理 165
二、探头结构 165
三、实用系统 166
§6-6 棱镜反射型液体检漏传感器 167
一、工作原理 167
二、检漏系统 168
§6-7 应用渐逝波测定法的传感器 169
一、渐逝波及其工作原理 169
二、传感器结构 170
三、应用 170
第七章 光纤图象转输 171
一、概述 171
二、医用内窥镜 171
三、工业内窥镜 172
四、光纤扫描器 173
五、位移检测 173
七、质谱仪检测系统 174
六、位移控制系统 174
第八章 光纤旋转传感器 175
§8-1概述 175
§8-2 Sagnoc效应及测量方法 176
§8-3光纤旋转传感器工作原理 179
§8-4互易性和误差分析 184
§8 5光纤旋转感器的实现技术 192
第九章 光纤遥测系统及其典型应用 201
§9-1光纤遥测系统的形成及分类 201
一、概述 201
二、光纤传感器网络和遥测系统 201
三、光纤遥测系统的分类 201
四、光纤多路传输 202
一、时间分割式多路传输系统 203
§9-2 时间分割式多路传输系统 203
二、时间分割式多路传输系统的组成 204
三、时间分割式多路传输系统的应用 205
四、继电保护光纤传输系统的设计原则和程序 206
§9-3波长分割式多路传输系统 208
一、波长分割式多路传输系统 208
二、波长分割式多路传输系统的组成 208
三、波长分割式多路传输系统的应用 209
四、波长分割式多路传输系统的应用 213
§9-4光纤在传感器系统中的应用 215
一、概述 215
二、典型应用 215
二、吸光分析装置的特点 217
一、吸光分析装置的工作原理 217
§9-5 光纤在在线分析中的应用 217
三、光纤浓度传感器用于测量排水中含油量的装置 219
第十章 光纤信号处理技术 221
§10-1概述 221
§10-2空间模拟处理器 221
§10-3延迟线模拟处理器 225
一、光强调制延迟线处理器 226
二、相位调制延迟线处理器 228
§10-4数字处理器 232
一、多位光学开关实现原理 232
二、注入式激光器光逻辑元件 233
§10-5 光纤信号处理发展前景 236
参考文献 239