截图
简介
这是光纤发展ppt，包括了光纤发展历史，光纤传感器的基础，光纤的光波导原理，光纤中的重要参数，光纤的损耗特性，光纤的色散特性，光纤传感器的分类，光纤的光波调制技术，典型干涉测量仪与光纤干涉传感器，光纤传感器实例，光纤光栅传感器，光纤布喇格光栅传感原理等内容，欢迎点击下载。
光纤发展ppt是由红软PPT免费下载网推荐的一款课件PPT类型的PowerPoint.
光纤技术及应用光纤发展历史 1870年，英国物理学家丁达尔的实验 1960-光纤发明 1966-华裔科学家“光纤之父”高锟 预言光纤将用于通信。 1970-美国康宁公司成功研制成传输损耗只有20dm/km的光纤。 1977-首次实际安装电话光纤网路 1978-FORT在法国首次安装其生产之光纤电 1979-赵梓森拉制出我国自主研发的第一根实用光纤，被誉为“中国光纤之父” 1990-区域网路及其他短距离传输应用之光纤 2005 FTTH(Fiber To The Home)光纤直接到家庭 2009 高锟获得诺贝尔物理学奖。 渐变光纤的导光原理示意图光纤的分类 石英系列光纤（以SiO2为主要材料） 按光纤组成材料划分 多组分光纤（材料由多组成分组成） 液芯光纤（纤芯呈液态） 塑料光纤（以塑料为材料） 阶跃型光纤（SIF）光纤种类 按光纤纤芯折射率分布划分 渐变型光纤（GIF） W型光纤 单模光纤（SMF） 按光纤传输模式数划分 多模光纤（MMF ） 光纤的纤芯折射率剖面分布 2b 2b 2b 2c 2a 2a 2a n n n n1 n1 n1 n2 n2 n2 n3 0 a b r 0 a b r 0 a c b r （a）阶跃光纤 （b） 渐变光纤 （c）W型光纤 光纤中的重要参数 为表示光纤的集光能力大小，定义光纤波导临界入射角的正弦值为光纤的数值孔径（NA），即： 2、光纤中的模式(Fiber Mode) 电磁波的传播遵从麦克斯韦方程，而在光纤中传播的电磁场根据由光纤结构决定的边界条件，可求得满足波动方程的特定的离散的解，而某一个解代表许多允许沿光纤波导传播的波，每个允许传播的解称为光纤的模式，每个波具有不同的振幅和传播速度。光纤中可能传播的模式有横电波、横磁波和混合波。（1）横电波TEmn：纵轴方向只有磁场分量；横截面上有电场分量的电磁波。中下标m表示电场沿圆周方向的变化周数，n表示电场沿径向方向的变化周数。（2）横磁波TMmn:纵轴方向只有电分量；横截面上有磁场分量的电磁波。（3）混合波HEmn或EHmn:纵轴方向既有电分量又有磁场分量，是横电波和横磁波的混合。无论哪种模式，当m和n的组合不同，表示的模式也不同。 3、光纤的归一化频率V 归一化频率是为表征光纤中所能传播的模式数目多少而引入的一个特征参数。其定义为：模式特性 当0＜V＜2.405时，光纤中除主模（或基模）HE11 模以外，其余模式均截止，此时可实现单模传输。 截止波长是单模光纤特有的参数，对应于第一高阶模的归一化截止频率Vc=2.405时的波长。光在单模光纤中传输时的一种波长。大于此波长时二阶LP11模中止传播。光纤的损耗特性光纤的损耗 3.2 相位干涉式位移传感器 光纤某一点受温度或应力作用时，该点的散射特性将发生变化，因此通过显示损耗与光纤长度的对应关系来检测外界信号分布于传感光纤上的扰动信息。图给出了一种基于后向散射光检测的OTDR原理图。 由于外界因素引起的沿光纤长度上的某一点散射信号的变化，可以通过OTDR方法独立地探测出来，而不受其他点散射信号改变的影响，因此可以采用OTDR方法实现对光纤的分布式测量。 * 光纤光栅传感器 光纤光栅传感器(FBG)是利用 Bragg波长对温度、应力的敏感特性而制成的一种新型的光纤传感器。 光纤布喇格光栅传感原理 光纤光栅纤芯中的折射率调制周期由下式给出： 则这个光波的能量可以耦合到沿它的反方向传播的具有相同波长的反射光中去。设β0=2πneff/λ0，其中λ0为输入光的波长，neff为波导或光纤的有效折射率。也就是说，如果 λ0=2neffΛ，光波将发生反射，这个波长λ0就称作布喇格波长。 光纤光栅的栅距Λ可通过改变写入光栅的两相干紫外光束的相对角度得到调整，从而可以制作出不同反射波长的Bragg光栅。 光纤光栅应变传感器的基本原理是：当光栅周围的应力或者应变发生变化时，将导致光栅周期或纤芯折射率发生变化，从而产生光栅 Bragg 信号的波长位移 △λ，通过监测 Bragg 波长位移情况，即可获得栅周围的应力或者应变变化情况。 由外界应力引起光纤光栅轴向应变和折射率变化造成光栅布拉格反射波长移动，由下式给出： 这里λB是光栅布拉格反射波长，△λB为在外界应力作用下光栅布拉格反射波长移动量，ε是光纤轴向应变，可表示为： 3 、光纤布喇格光栅解调原理 光纤布喇格光栅的解调有多种方法，下面介绍匹配光纤光栅解调法。匹配光纤光栅检测信号的基本原理如下图所示，其中左图为传感光栅与解调光栅的配置，右图为两光栅的反射谱及检测到的信号． 当传感光纤光栅受到应变的微扰时，其输出的反射谱在一定范围内漂移，如左图所示；解调光栅的反射谱是相对固定的，传感光栅的输出反射谱输入给解调光栅时，只有与两光栅的反射谱重叠部分相对应的范围内的光波才可能被反射，而重叠部分的面积与反射谱的光强度成正比． 当两光栅反射谱重叠面积较大时，探测器探测到的光信号较大，反之则较小，即检测器检测到的光强是检测光纤光栅 FBG1和匹配光纤光栅FBG2两个光谱函数的卷积。随着 FBG1上的微扰，在 FBG2的反射谱中可检测到相对应的一定光强度的光信号。 光纤光栅分布传感技术是先进传感技术发展的新阶段，它满足了现代结构监测的高精度、远距离、分布式和长期性的技术要求。 特别是它可实现分布传感，即在一根光纤上根据应用要求刻写多个不同布喇格波长的光栅，在光纤一端实现所有光栅信号的检测；同时能进一步集合成分布传感网络系统，可广泛应用于对工程结构的应力、应变、温度等参数以及内部裂缝、变形等参数的实时在线、分布式检测。 目前，应用光纤光栅传感器最多的领域当数桥梁的安全监测。加拿大卡尔加里附近的Beddington Trail 大桥是最早使用光纤光栅传感器进行测量的桥梁之一（1993年），16个光纤光栅传感器贴在预应力混凝土支撑的钢增强杆和炭纤复合材料筋上，对桥梁结构进行长期监测，这在以前被认为是不可能的。 1999年夏，在美国新墨西哥Las Cruces10号周济高速公路的一座钢结构桥梁上，安装了120个光纤光栅传感器，创造了当时在一座桥梁上使用光纤光栅传感器最多的记录。这座桥梁于1970年建成，现在已经出现了许多疲劳裂纹。这套光纤光栅传感系统不仅可以对标准车辆进行探测和计数，而且可以测量车辆的速度和重量，有了此系统，就能监视动态荷载引起的结构响应、退化和损坏，了解桥梁对交通响应的长期变化。 美国巴特勒县建造的全复合材料桥梁埋入了光纤光栅应变传感器，可有规律的监视桥梁的荷载响应和长期性能。 佛蒙特大学用光纤光栅传感器监测沃特伯里佛蒙特钢构架大桥。俄勒冈哥伦比亚河谷的Horsetail fall桥也安装了28个光纤光栅传感器来监视桥梁结构情况。 德国德累斯顿附近的预应力混凝土桥、比利时跟特环城运河预应力混凝土桥梁、瑞士洛桑附近的Vaux箱形梁高架桥、瑞士温特图尔的Storck桥、加拿大温尼伯湖附近的Taylor桥都使用了光纤光栅传感器进行监测。 1. 深圳市民中心大厦光纤光栅智能健康监测系统； 2. 襄樊汉江四桥锚索光纤光栅应力监测系统； 3. 宝钢一炼钢厂吊车行架光纤光栅应力分布测量系统； 4. 巴东长江大桥双塔光纤光栅和应力施工监测系统长 期智能健康监测系统； 5. 海口世纪大桥光纤光栅长期健康监测系统； 6. 贵阳大桥光纤光栅预应力施工监控系统及长期智能健康系统。
展开
