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波长调制型光纤温度传感器《光纤传感测试技术》课程作业报告提交时间：2011年10月27 日1 研究背景 （执笔人： ）被测场或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来确定北侧参量的传感方法即为波长调制型光纤传感器。
光纤光栅传感器是一种典型的波长调制型光纤传感器。
基于光纤光栅的传感过程是通过外界参量对布拉格中心波长B λ的调制来获取传感信息，其数学表达式为：2B eff n λ=Λ式中：eff n 为纤芯的有效折射率；Λ是光栅周期。
这是一种波长调制型光纤温度传感器，它具有一下明显优势：（1）抗干扰能力强。
由于光纤传感器是利用光波传输信息，而光纤又是电绝缘、耐腐蚀的传输介质，因而不怕强电磁干扰，也不影响外界的电磁场，并且安全可靠。
这使它在各种大型机电、石油化工、冶金高压、强电磁干扰、易燃、易爆、强腐蚀环境中能方便而有效地传感，具有很高的可靠性和稳定性。
（2）传感探头结构简单，体积小，重量轻，外形可变，适合埋入大型结构中测量结构内部的应力 、应变及结构损伤，稳定性、重复性好，适用于许多应用场合，尤其是智能材料和结构。
（3）测量结果具有良好的重复性。
（4）便于构成各种形式的光纤传感网络。
（5）可用于外界参量的绝对测量。
（6）光栅的写入技术已经较为成熟，便于形成规模生产。
（7）轻巧柔软，可以在一根光纤中写入多个光栅，构成传感阵列，与波分复用和时分复用系统相结合，实现分布式传感。
由于以上优点，光纤光栅传感器在大型土木工程结构、航空航天等领域的健康检测以及能源化工等领域得到了广泛的应用。
但是它也存在一些不足之处。
因为光纤光栅传感的关键技术在于对波长漂移的检测，而目前对波长漂移的检测需要用较复杂的技术和较昂贵的仪器或光纤器件，需大功率的宽带光源或可调谐光源，其检测的分辨率和动态范围也受到一定的限制等。
光纤布拉格光栅无疑是一种优秀的光纤传感器，尤其在测量应力和应变的场合，具有其它一些传感器无法比拟的优点，被认为是智能结构中最有希望集成在材料内部，作为检测材料的结构和载荷，探测其损伤的传感器。
光纤传感器的波长反馈调制技术研究随着科技不断进步，光纤传感技术的应用越来越广泛。
而光纤传感器的波长反馈调制技术是其中的一种重要技术。
这种技术可以让光纤传感器的测量精度和稳定性得到大幅提升，使其在诸多领域中的应用更为广泛。
一、光纤传感器的波长反馈调制技术是什么光纤传感器是一种通过光学原理来进行测量的传感器。
而波长反馈调制技术是其的一种重要的光学技术。
这种技术一般会采用腔内调制的方法，在腔内加入一个能够调制光场的光学元件，再通过对该元件的控制来实现对光线的反馈调制。
通过改变光线的频率和相位，可以实现对光信号的控制和调制，从而达到测量目的。
二、光纤传感器的波长反馈调制技术的特点波长反馈调制技术有以下几个特点：1. 测量精度高。
光纤传感器的波长反馈调制技术可以精确控制光线的频率和相位，从而能够得到更加准确的测量结果。
2. 抗干扰性强。
由于波长反馈调制技术可以通过调整光信号的相位来消除不同噪声，并且其反馈控制具有强烈的自适应性，因此其对外部干扰的抵抗能力比较强。
3. 占用空间小。
波长反馈调制技术的光学元件比较小巧，因此可以实现对光信号的调制而不占用过多的空间。
4. 对环境的适应性强。
经过适当的设计，不同的波长反馈调制技术可以适应不同的环境条件，例如高温、高湿度等。
三、波长反馈调制技术在光纤传感器中的应用波长反馈调制技术在光纤传感器中的应用非常广泛，包括以下几个方面：1. 表面形貌检测。
对于一些需要高精度表面形貌检测的场合，如半导体芯片的表面形貌检测等，波长反馈调制技术可以根据表面的不同形貌来改变光线的反馈，从而实现精准的表面检测。
2. 光学微力测量。
微力测量是一种非常基础但又非常重要的测量技术。
利用波长反馈调制技术可以调制光信号的强度，从而可以实现力的测量，例如对小型细胞的轻微刺激测量等。
3. 环境检测。
在环境监测与保护、自然灾害预报等领域，波长反馈调制技术可以根据环境的不同变化来对光线的反馈进行调制，从而实现精准的环境变化检测。
波长调制型光纤传感器一、概述波长调制型光纤传感器（Wavelength Modulated Fiber Optic Sensor，WMFOS）是一种利用光纤的色散特性进行测量的传感器。
它是一种非常灵敏的传感器，可以用于测量温度、压力、应变等物理量。
二、工作原理WMFOS利用光纤的色散特性进行测量，其工作原理如下：当光从一个波长转换到另一个波长时，会产生一个相移。
这个相移可以通过测量两个不同波长之间的干涉信号来确定。
三、结构组成WMFOS由以下组件组成：1. 光源：通常使用激光二极管或LED。
2. 光纤：通常使用单模光纤。
3. 光谱分析仪：用于分析干涉信号。
4. 传感器头：用于将物理量转换为光学信号。
四、应用领域WMFOS广泛应用于以下领域：1. 温度测量：利用热膨胀引起的长度变化来测量温度。
2. 压力测量：利用压力引起的折射率变化来测量压力。
3. 应变测量：利用应变引起的长度变化来测量应变。
4. 气体浓度测量：利用气体与光纤的相互作用来测量气体浓度。
五、优缺点WMFOS具有以下优点：1. 非常灵敏：可以检测到非常小的物理量变化。
2. 高分辨率：可以实现微米级别的分辨率。
3. 光学信号传输距离远：可以传输数百米甚至数千米。
4. 抗干扰能力强：不受电磁干扰等外界因素影响。
WMFOS具有以下缺点：1. 成本高：由于需要使用光谱分析仪等昂贵设备，成本较高。
2. 安装和调试难度大：需要专业技术人员进行安装和调试。
六、发展趋势WMFOS作为一种新型传感器，其发展趋势如下：1. 微型化：将WMFOS制成微型化设备，可以更方便地应用于各种场合中。
2. 多功能化：将WMFOS应用于多个领域，实现多种物理量的测量。
3. 智能化：结合人工智能等技术，实现自动监测和数据处理，提高测量精度和效率。
七、结论WMFOS是一种非常灵敏、高分辨率的传感器，广泛应用于温度、压力、应变等物理量的测量。
虽然其成本较高，但随着技术的发展，其微型化、多功能化和智能化等方向将成为其未来的发展趋势。
光纤光波长传感器1109020124容帅双波长光纤温度传感器基本原理半导体吸收式光纤传感器中使用的传感头在制作时，光纤与半导体片的耦台一般采用胶接方式，因而若耦合点在温度作用下发生任何微小的轴向或横向位移，都将影响接收点光强的变化．耦合点发生位移主要是由传感头所用材料在温度场中发生热胀冷缩而导致的，这种热变形具有一定的随机性．除了传感头的热变形．光源与光纤耦合的变化，光纤传输中的弯曲、挤压和部分光纤在温度场中受热发生变形引起的损耗等也将对测量结果产生影响．这些影响都属于光路的扰动，只有解决了光路的扰动问题才能从根本上提高传感器的测量精度和稳定性．光路补偿是提高光纤传感器测量精度和稳定性的重要技术手段。
光源和探测器发生扰动后为由此可见，在其他条件不变的情况下，光源及探测器发生扰动后K(T)值并不发生改变，因此光源和探测器的波动影响也被消除了．双波长光路补偿系统就是为了构建上述的信号模型而设计的．光路设计实验中，使用温度可调节的干燥箱来产生温度场，将温度探头置于温度场中．为了准确读取温度场中温度探头所在测量点的温度变化，将一支测量范围为0～100℃、分辨率为1℃的水银温度计和一支测量范围为一25～250℃、分辨率为1℃的热电耦温度计与温度探头完全接触地放置在一起．在测温系统的静态实验中，要求缓慢调节干燥箱的温度，使热电耦温度计与水银温度计的读数差小于1℃，在这种情况下，可以近似认为温度探头、热电耦温度计和水银温度计所处的温度相同．在这一实验条件下，对温度传感器做了以下实验：稳定干燥箱的温度在室温左右，观察记录测温系统的稳定性{调节干燥箱的温度，使其温度缓慢上升，以热电耦温度计为准，温度值每升高1℃．记录水银温度计的读数和测温系统经过计算和处理得到的K(T)值I当温度上升到170℃时停止加热，使干燥箱自然冷却．温度每降低l℃，记录水银温度计的读数和测温仪计算得到的K(T)值．的相对透过光强随丁变化的理想曲线}图4是缓慢加热和降温过程中，测温系统测量并计算得到的K(了)值随温度变化的曲线．比较两图可见：测量计算得到的K(T)值随温度变化的曲线与理论预期GaAs片对信号光源光谱的温度调制曲线基本一致．曲线在30～80℃后下降趋于缓慢．当温度超过180℃时，GaAs材料的边缘吸收波长将信号光源光谱几乎全部覆盖，信号光源的透过光功率趋向于0，因此K(T)值也趋向于0．另外，当接收到的参考光源的透过光功率发生改变(由扰动引起)时，信号光源的透过光功率也将感受到这种变化，通过计算得到的K(D值与理论曲线基本保持一致t这就证明了当传感光路中发生某种扰动时(除温度调制外)，按照上述公式计算得到的K(T)中不含有扰动的作用．。
