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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