光纤传感课程设计

HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY物理实验报告实验题目：光纤传感器的设计姓名：物理实验教学中心实 验 报 告一、实验题目：光纤传感器的设计二、实验目的：1.了解光纤传感器设计实验系统的基本构造和原理及应用；2.了解光纤传感器设计实验系统的补偿机理，验证补偿效果；3.设计光纤位移传感器，给出定标曲线。

三、实验仪器：光纤传感设计实验系统主机、三光纤补偿式传感探头、精密机械调节架。

四、实验原理（原理图、公式推导和文字说明）：图1在纤端出射光场的远场区，为简便计，可用接收光纤端面中心点处的光强来作为整个纤芯面上的平均光强。

在这种近似下，得到在接收光纤终端所探测到的光强公式为2022(,)exp[](2)(2)SI d I x d x x πωω=⋅- （1）考虑到光纤的本征损耗，光纤所接收到的反射光强可进一步表示为00(,)(,)I x d I K KRf x d =式中 I 0——注入光源光纤的光强；K 0，K ——光源光纤和反射接收光纤的本征损耗系数； R ——反射器的反射系数；d ——两光纤的间距；f (x ,d )——反射式特性调制函数。

结合式(1)，f (x ,d )由下式给出，即22022(,)exp[](2)(2)a d f x d x x πωω=⋅-其中 3/200()[1()]xx a a ωξ=+ 为了避免光源起伏和光纤损耗变化等因素所带来的影响。

采用了双路接收的主动补偿方式可有效地补偿光源强度的变化、反射体反射率的变化以及光纤损耗等因素所带来的影响。

补偿式光纤传感器的结构由图1给出。

由（1）式可知100200(,)(,)(,2)(,2)I x d I K KRf x d I x d I K KRf x d =⎧⎨=⎩ 则两路接收光纤接收光强之比为])2()2(exp[22221x d d I I ω--= 通过实验建立两路接收光强的比值与位移的关系（标定）后，即可实现补偿式位移测量。

光纤传感课程设计报告题目：光纤PWM音频传输系统学院（系）：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：一、设计要求1、掌握光纤模拟和数字通信系统的工作原理；2、掌握PWM调制方式的工作原理及其解调方法；3、完成光纤PWM音频传输系统的电路和光路设计。

二、设计方案本题目要求包含四个过程，分别是1.让语音信号通过麦克风转化成电信号。

2.电信号通过放大器放大（一级放大或二级放大）和三极管放大，用LED将电信号转变成光信号输出。

3.通过光纤作为传输介质，有雪崩光电二极管（PIN）接收，将光信号转变为电信号，电信号由放大器放大。

4.最后，电信号转换成音频信号，由喇叭输出。

三、系统工作原理1，语音信号转换成电信号：我们把语音信号（说话的声音）通过麦克风，转化成电信号，麦克风正极接驱动电源，麦克风负极串联个分压电阻接地，经过转化后的电信号由麦克风的负极输出。

（在课程设计过程中所用的麦克风没用正负极的区分，我们人为的给它设定个正负极）2，输入端电信号的放大：我们把电信号放大，需要以下两个步骤：第一，我们把从麦克风负极输出的电信号经过一个耦合电容（10微法左右就行）后在与放大器（运放）相连，目的是消除噪声，经过放大器对电信号的放大倍数应该在100倍左右，如果用一级放大器放大100倍很可能失去电信号的线性关系，所以我采用了两级放大，一级放大倍数乘以二级放大倍数就等于总的放大倍数。

我的两个放大电路都是电压串联负反馈放大电路，电压信号都从放大器的正输入端输入，串联一个1千欧的安全电阻，放大器的负输入端接电阻R1在接地，反馈端的反馈电阻R2也接在放大器的负输入端。

我的一级放大电路和二级放大电路都是这样设计的，其中：一级放大电路的R2比R1等于5，二级放大电路的R2比R1等于15，这样我的总共的放大倍数就等于（5+1）*（15+1）=96倍，接近100倍，满足要求。

第二，把从放大器输出的电压信号在经过一个耦合电容（C9），大小也是在几微法就行，目的也是消除噪声。

光纤传感课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握光纤传感的基本原理、技术和应用。

通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1.知识目标：•了解光纤传感器的工作原理和基本结构；•掌握光纤传感技术的分类和发展趋势；•熟悉光纤传感器在各个领域的应用。

2.技能目标：•能够分析光纤传感器的性能指标；•能够设计简单的光纤传感实验；•能够运用光纤传感器解决实际问题。

3.情感态度价值观目标：•培养学生的创新意识和实践能力；•增强学生对光纤传感技术的兴趣和热情；•培养学生关注光纤传感器在国家安全、经济建设和社会发展中的重要作用。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.光纤传感器的基本原理：介绍光纤的性质、光纤传感器的工作原理和基本结构。

2.光纤传感技术：介绍光纤传感技术的分类、发展历程和趋势。

3.光纤传感器的应用：介绍光纤传感器在各个领域的应用实例，如能源、交通、医疗等。

4.光纤传感实验：进行光纤传感实验，让学生亲手操作，加深对光纤传感技术的理解。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，如：1.讲授法：讲解光纤传感器的基本原理、技术和应用。

2.讨论法：学生讨论光纤传感技术的发展趋势及其在各个领域的应用。

3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解光纤传感器在实际工程中的应用。

4.实验法：进行光纤传感实验，培养学生的实践能力和创新精神。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的光纤传感教材，为学生提供系统的理论知识。

2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。

3.多媒体资料：制作精美的课件，辅助讲解，提高学生的学习兴趣。

4.实验设备：准备齐全的实验设备，保证学生能够顺利进行实验操作。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：评估学生的课堂参与度、提问回答、小组讨论等，以了解学生的学习态度和实际水平。

光纤传感类课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握光纤传感的基本原理、技术和应用。

通过本课程的学习，学生应能理解光纤的导光原理、传感器的构造及工作原理，掌握光纤传感系统的组成、性能评价和应用领域。

在知识目标方面，学生需要了解光纤的基本性质、光纤传感器的种类及其特性，以及光纤传感技术在现实生活中的应用。

在技能目标方面，学生应具备分析和解决光纤传感器在实际应用中遇到问题的能力，能够设计简单的光纤传感实验。

在情感态度价值观目标方面，学生应培养对光纤传感技术的兴趣，认识到科技创新对社会发展的推动作用。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括光纤传感的基本原理、光纤传感器的构造与特性、光纤传感技术在各个领域的应用等。

具体来说，第一部分将介绍光纤的基本概念、光纤的导光原理以及光纤的制备和加工技术。

第二部分将详细讲解光纤传感器的分类、工作原理及其性能评价，包括强度调制型、频率调制型和波长调制型光纤传感器等。

第三部分将阐述光纤传感技术在能源、环境、生物医学等领域的应用，并介绍光纤传感技术在实际应用中的优势和局限。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

在理论教学中，将以讲授法为主，辅以案例分析法和讨论法，引导学生深入理解光纤传感的基本原理和应用。

在实验教学中，将采用实验法，让学生亲自动手进行实验，培养学生的实践能力和创新意识。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备适当的教材、参考书、多媒体资料和实验设备等教学资源。

教材方面，将选择国内外的经典教材，如《光纤传感器》等。

参考书方面，将推荐学生阅读相关的学术论文和专著，以了解光纤传感技术的最新发展动态。

多媒体资料方面，将收集与光纤传感相关的视频、动画和图片等，以直观地展示光纤传感的工作原理和应用场景。

实验设备方面，将配备光纤传感实验箱、光谱仪等实验设备，以满足实验教学的需要。

课程设计报告光纤传感器原理、结构线路及其应用学院: 信息工程与自动化班级:姓名:学号:指导老师: 陈焰2014年12月25日目录摘要 (1)1. 光纤传感器概述 (1)1.1光纤传感器研究背景 (1)1.2研究的目的及意义 (3)2. 原理 (4)2.1光导纤维导光的基本原理 (4)2.1.1 斯乃尔定理（Snell's Law） (5)2.1.2 光纤结构 (6)2.1.3 光纤导光原理及数值孔径NA (7)2.2光纤传感器结构原理 (8)2.3光纤传感器的分类 (10)2.3.1 根据光纤在传感器中的作用 (11)2.3.2 根据光受被测对象的调制形式 (12)3. 光纤传感器的应用 (14)3.1温度的检测 (14)3.1.1 遮光式光纤温度计 (14)3.1.2 透射型半导体光纤温度传感器 (15)3.2压力的检测 (17)3.2.1 采用弹性元件的光纤压力传感器 (17)3.2.2 光弹性式光纤压力传感器 (20)3.3液位的检测 (22)3.3.1 球面光纤液位传感器 (22)3.3.2 斜端面光纤液位传感器 (23)3.3.3 单光纤液位传感器 (24)3.4流量、流速的检测 (26)3.4.1 光纤涡街流量计 (26)3.4.2 光纤多普勒流速计 (27)总结 (29)参考文献： (31)摘要光纤传感器(FOS Fiber Optical Sensor)是20世纪70年代中期发展起来的一种基于光导纤维的新型传感器。

它是光纤和光通信技术迅速发展的产物，它与以电为基础的传感器有本质区别。

光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。

因此，它同时具有光纤及光学测量的特点。

近年来，传感器朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。

在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。

光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能;绝缘、无感应的电气性能;耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方(如高温区或者对人有害的地区，如核辐射区)，起到人的耳目作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。

第一章光纤传感器1.1 概论1.1.1 光纤传感器技术的形成及其特点（1）来源上世纪70年代发展起来的一门崭新的技术，是传感器技术的新成就。

最早用于光通信技术中。

在实际光通信过程中发现，光纤受到外界环境因素的影响，如：压力、温度、电场、磁场等环境条件变化时，将引起光纤传输的光波量，如光强、相位、频率、偏振态等变化。

（2）特点灵敏度高、结构简单、体积小、耗电量少、耐腐蚀、绝缘性好、光路可弯曲，以及便于实现遥测等。

1.1.1 光纤传感器的组成与分类（1）组成光纤、光源、探测器（2）分类：一般分为两大类功能型传感器：利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成的传感器。

只能用单模光纤构成。

传光型传感器：光纤仅仅起传输光波的作用，必须在光纤端面或中间加装其它敏感元件才能构成传感器。

主要由多模光纤构成。

（a）功能型（b）传光型图1-1 光纤类型根据对光调制的手段不同，光纤传感器分为：强度调制型、相位调制型、频率调制型、偏振调制型和波长调制型等。

根据被测参量的不同，光纤传感器又可分为位移、压力、温度、流量、速度、加速度、振动、应变、电压、电流、磁场、化学量、生物量等各种光纤传感器。

举例：功能型：测温等传光型：光纤血流计1.2 光导纤维以及光在其中的传输1.2.1 光导纤维及其传光原理(1)芯子：直径只有几十个微米；芯子的外面有一圈包层，其外径约为：m μ200100－(2)数值孔径：2221max sin n n NA -==θ(3)光纤（或激光）的模：包括横模和纵模激光的横模：光束在谐振腔的两个反射镜之间来回反射将形成各种光程差的光波存在，这些光波的相互干涉可能使振动加强或减弱。

但是只有那些加强的光波才有可能产生振荡。

显而易见，这些光波的位相差ϕ∆必须是π2的整数倍，即N πϕ2=∆ϕ∆—光波在谐振腔中经过一个来回时的位相差。

同时又知道：λϕnL2=∆L —谐振腔的长度；n —腔内介质的折射率；λ—激光波长。

根据上面两个式子得出符合谐振条件的光波波长为NnL 2N =λ 或谐振频率为nLNc 2N =υ 激光的纵模：原则上谐振腔内可以有无限多个谐振频率，每一种谐振频率代表一种振荡方式，成为一个模式。

光纤传感教案教案标题：光纤传感教案教学目标：1. 了解光纤传感的基本原理和应用领域；2. 掌握光纤传感的工作原理和传感原理；3. 学会设计并实施一个简单的光纤传感实验；4. 培养学生的实验设计能力和问题解决能力。

教学准备：1. 教师：熟悉光纤传感的基本知识，准备相关实验设备和材料；2. 学生：预习相关光纤传感的基本知识。

教学过程：引入：1. 向学生介绍光纤传感的概念和应用领域，如环境监测、医疗诊断、工业控制等；2. 引导学生思考光纤传感的优势和局限性。

知识讲解：1. 讲解光纤传感的工作原理：光纤传感是利用光的传输特性实现信号的传感和测量；2. 讲解光纤传感的传感原理：根据光纤传感器的不同类型，讲解其传感原理，如光纤光栅传感器、光纤干涉传感器等；3. 讲解光纤传感的应用案例，以增加学生对光纤传感技术的兴趣和理解。

实验设计：1. 分组让学生设计一个简单的光纤传感实验；2. 学生根据所学知识，选择合适的光纤传感器和实验方案；3. 学生进行实验，并记录实验数据；4. 学生分析实验数据，总结实验结果。

讨论与总结：1. 学生展示实验结果，并进行讨论和交流；2. 教师引导学生总结实验过程中的问题和解决方法；3. 教师对学生的实验设计和实验结果进行评价和指导。

拓展练习：1. 提供一些与光纤传感相关的拓展问题，让学生进行思考和解答；2. 鼓励学生进行进一步的研究和探索，拓宽对光纤传感的理解和应用。

作业布置：1. 要求学生撰写一份关于光纤传感的实验报告，包括实验目的、实验步骤、实验结果和结论；2. 鼓励学生进行光纤传感相关的进一步阅读和研究，撰写一份小论文或进行口头报告。

教学评价：1. 对学生的实验报告进行评分，评价其实验设计和实验结果的准确性和完整性；2. 对学生的拓展练习和研究成果进行评价，鼓励学生的创新思维和问题解决能力。

教学延伸：1. 鼓励学生参加相关的科技竞赛或项目，提高其实践能力和科研素养；2. 组织学生进行光纤传感技术的实际应用实践，加深对光纤传感的理解和实际应用能力。

光纤传感器教案教案标题：光纤传感器教案教案概述：本教案旨在引导学生了解光纤传感器的原理和应用，并通过实践活动培养学生的观察、实验和问题解决能力。

通过本教案的学习，学生将能够理解光纤传感器的基本工作原理，掌握光纤传感器的制作和使用方法，并能够应用光纤传感器解决实际问题。

教案目标：1. 理解光纤传感器的基本原理和应用领域。

2. 掌握光纤传感器的制作和使用方法。

3. 培养学生的观察、实验和问题解决能力。

4. 能够应用光纤传感器解决实际问题。

教学准备：1. 光纤传感器的制作材料：光纤、光源、光电探测器等。

2. 实验器材：电源、万用表、示波器等。

3. 实验环境：安全、整洁的实验室或教室。

教学过程：引入：1. 向学生介绍光纤传感器的概念和应用领域，例如在工业自动化、医疗设备和通信技术中的应用。

2. 引发学生的思考：你认为光纤传感器是如何工作的？它有哪些优点和局限性？探究：3. 分组实验：将学生分成小组，每个小组制作一个简单的光纤传感器。

a. 学生根据提供的材料和指导，组装光纤传感器。

b. 学生通过实验，观察光纤传感器的工作原理和特点，并记录实验结果。

c. 学生讨论和总结实验结果，思考光纤传感器的优化方案。

拓展：4. 学生小组展示：每个小组向全班展示他们制作的光纤传感器，并分享他们的实验结果和思考。

5. 教师引导学生讨论光纤传感器的应用领域，并引导学生思考如何应用光纤传感器解决实际问题。

总结：6. 教师总结本节课的学习内容，强调光纤传感器的重要性和应用前景。

7. 学生回答问题：你对光纤传感器有什么新的认识？你觉得光纤传感器有哪些潜在的应用领域？作业：8. 学生个人或小组作业：选择一个实际问题，设计并实施一个光纤传感器解决方案，并撰写实验报告。

评估：9. 教师根据学生的实验报告和课堂表现评估学生的理解和应用能力。

教学延伸：- 学生可以进一步探究不同类型的光纤传感器和其它传感器的比较和应用。

- 学生可以利用光纤传感器解决实际问题，如温度监测、压力检测等。

光纤光栅传感器课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习光纤光栅传感器的相关知识，使学生掌握光纤光栅传感器的基本原理、结构、特性及其在各种领域的应用。

通过课程的学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面达到以下目标：1.知识目标：•了解光纤光栅传感器的基本原理和结构；•掌握光纤光栅传感器的特性和应用；•理解光纤光栅传感器在现代传感技术领域的重要性。

2.技能目标：•能够分析光纤光栅传感器的性能和应用场景；•具备设计和搭建光纤光栅传感器的实验装置的能力；•能够运用光纤光栅传感器进行实际问题的分析和解决。

3.情感态度价值观目标：•培养学生对光纤光栅传感器的兴趣和好奇心，激发学生的学习热情；•培养学生对科学探究的积极态度，提高学生的科学素养；•培养学生团队合作意识，培养学生的创新精神和实践能力。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括光纤光栅传感器的基本原理、结构、特性及其在各个领域的应用。

具体的教学大纲如下：1.光纤光栅传感器的基本原理：•光纤光栅的定义和结构；•光纤光栅的折射率分布和的光学性质；•光纤光栅的传感原理和传感机制。

2.光纤光栅传感器的结构：•光纤光栅传感器的种类和特点；•光纤光栅传感器的组成和构造；•光纤光栅传感器的封装和保护。

3.光纤光栅传感器的特性：•光纤光栅传感器的动态特性；•光纤光栅传感器的静态特性；•光纤光栅传感器的温度特性。

4.光纤光栅传感器在各个领域的应用：•光纤光栅传感器在结构监测领域的应用；•光纤光栅传感器在生物医学领域的应用；•光纤光栅传感器在能源领域的应用。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。

具体包括：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握光纤光栅传感器的基本原理、结构和特性；2.讨论法：通过分组讨论和课堂讨论，培养学生的思考和表达能力，提高学生的理解程度；3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解光纤光栅传感器在各个领域的应用，提高学生的应用能力；4.实验法：通过实验操作，使学生深入理解光纤光栅传感器的原理和工作方式，培养学生的实践能力。

燕山大学课程设计说明书题目：学院：信息科学与工程学院班级：姓名学号：姓名学号：姓名学号:指导老师：1 训练概况1.1 训练目的与任务根据本专业的培养方向：电子科学与技术专业的学生应掌握电子学和光子学的基本理论、基本知识，要拥有光学技术、光传感等方面的专业知识。

在大学本科阶段，注重培养学生的科学研究能力和实际工作能力，加强实践环节、加强基本技能训练。

专业综合训练是安排在大学四年级的一项教学实践环节，是在学生学习了本专业的全部专业基础课和部分专业课后安排的。

通过理论与实践的结合，可使学生加深对所学知识的理解，并为后续的学习指引方向。

同时使学生初步了解光电系统的设计、制作、调试过程，为将来走上工作岗位奠定基础。

本次训练应达到的目标是：1.了解光电技术的应用情况；2.了解光纤传感器的制作、光参数的设计与实现方法；3.了解电子电路的系统设计、焊接、制版，组装等工艺过程；4.了解光电系统的安装、调试过程；学习分析、排除故障的方法；5.掌握反射式光纤位移传感器工作原理、传感系统测量位移的方法及仪器的标定方法。

1.2 训练内容设计并制作一台光纤位移传感试验仪。

2 设计原理2.1 理论基础反射式强度调制型光纤传感器（RIM-FOS,Reflective Intensity Modulated Fiber Optic Sensor）是一种非功能型光纤传感器，光纤本身只起传光作用。

反射式光纤传感器的原理如图1所示。

光纤探头A由两根光纤组成，一根用于发射光，一根用于接收反射体反射的光，R是反射体。

系统可工作在两个区域中，前沿工作区和后沿工作区（见图4）。

可以看出，当在前沿区域工作时可以有较高的灵敏度；当在后沿区域中工作时，可以获得较宽的动态范围。

图1 光线反射调制原理图2.2电路原理图2.2.1电源部分图3 电路原理电源图如图3所示，通过变压器将220V的电压转换成15V的电压，再经过桥式整流电路，交流量变成直流量，接着利用LM77812和LM7912将电压转换成12V和-12V供电路中的运放使用，再利用LM7805和LM7905将电压转换成5V和-5V供系统使用。

"光纤传感技术及应用"课程标准〔The optical fiber sensing technology and application〕一、课程概述〔一〕课程根本信息〔二〕课程性质与任务本课程是物理学专业〔光电器件及其应用方向〕的一门专业课，光纤传感技术及应用是伴随着光导纤维及光通讯技术的开展而逐步形成的。

通过本课程的学习，可以使学生了解光纤中光传输和传感的根本理论，使学生掌握光纤传感的根本原理以及常用的传感器测量原理；了解各种光纤传感正在开展的前沿课题。

培养学生应用光纤传感器的根本技能，提高学生应用高科技产品的技能。

增强学生的科学素养。

使学生具有理论联系实际和实事的科学作风，努力培养面向生产第一线的高素质应用型人才，培养学生对前期学习知识的综合运用能力。

二、课程目标〔一〕总体目标通过本课程的学习，培养学生应用光纤传感器的根本技能，提高学生应用高科技产品的技能。

增强学生的科学素养。

使学生具有理论联系实际和实事的科学作风，努力培养面向生产第一线的高素质应用型人才，培养学生对前期学习知识的综合运用能力。

〔二〕具体目标1、知识目标〔1〕了解光在光纤中的传播特点。

〔2〕掌握光纤传感器的强度调制、相位调制、偏振调制、波长调制、频率调制等根本原理。

〔3〕掌握光纤传感器应用关键技术和典型系统构成。

〔4〕了解光纤传感技术面临的新课题和开展前景——新类型光纤及其传感应用、新兴光集成工艺及其与光纤传感器的互通。

2、能力目标〔1〕具有抽象思维能力、逻辑推理能力、空间想象能力和自学能力。

〔2〕具有综合运用所学知识分析和解决问题的能力。

3、素质目标〔1〕应用光纤传感器的根本技能，提高学生应用高科技产品的技能。

〔2〕设计简单的光纤传感器的技能。

三、课程设计思路〔一〕课程设计的依据光纤传感技术是以光电子学、机械学、材料学及计算机信息处理等为根底的一门新兴技术。

光纤是光波导的一种，具有损耗低、频带宽、线径细、可挠性好、抗电磁干扰，耐化学腐蚀、原料丰富、制造过程能耗少、节约大量有色金属等突出优点，引起了人们的高度重视。

光纤传感系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解光纤传感系统的基本原理，掌握光纤传感器的工作机制。

2. 学生能描述光纤传感器的种类、特点及应用场景。

3. 学生能掌握光纤传感系统在现实生活中的应用案例，了解其在我国科技发展中的地位和作用。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析光纤传感系统的优缺点，并进行简单的系统设计。

2. 学生能够通过小组合作，完成光纤传感系统的模拟实验，提高实践操作能力。

3. 学生能够运用科学方法，对光纤传感系统的性能进行评估和分析。

情感态度价值观目标：1. 学生对光纤传感技术产生兴趣，培养科技创新意识，树立正确的科技观。

2. 学生在学习过程中，增强团队合作意识，培养沟通、协作能力。

3. 学生能够认识到光纤传感技术在国家和民生领域的应用价值，增强社会责任感和使命感。

课程性质：本课程为高中物理选修课程，以光纤传感技术为主题，结合理论与实践，培养学生的科学素养和创新能力。

学生特点：高中学生具有一定的物理基础和科学探究能力，对新技术感兴趣，善于合作和探究。

教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，提高学生的实践操作能力和科学思维，培养学生对光纤传感技术的兴趣和认识。

在教学过程中，关注学生的个体差异，激发学生的学习积极性，确保课程目标的实现。

通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。

二、教学内容1. 光纤传感技术基本原理：介绍光纤传感器的构成、工作原理及传感器种类，重点讲解光纤布拉格光栅传感器、光纤干涉传感器等典型传感器的工作机制。

教材章节：第二章 光纤传感器原理2. 光纤传感器的种类、特点及应用：分析各类光纤传感器的特点、性能及在实际应用中的优势，举例说明光纤传感器在军事、医疗、环保等领域的应用。

教材章节：第三章 光纤传感器种类与应用3. 光纤传感系统设计：讲解光纤传感系统的设计方法和步骤，分析影响系统性能的因素，引导学生学会进行简单的系统设计。

光纤位移传感系统课程设计一、引言光纤位移传感系统是一种利用光纤作为传感元件的位移测量方法，通过测量光纤中的光的相位变化来得到被测物体的位移信息。

光纤位移传感系统具有高灵敏度、大动态范围、无电磁干扰等优点，在工业生产、医疗诊断和结构监测等领域有着广泛的应用。

本文将介绍光纤位移传感系统的设计原理、硬件组成和软件开发等内容。

二、设计原理光纤位移传感系统的设计原理基于光纤的折射指数和光的相位差变化之间的关系。

当光纤受到外界力（如拉力、压力或位移）作用时，其折射指数会发生变化，从而导致光的相位发生变化。

通过测量光纤中光的相位变化，可以得到被测物体的位移信息。

三、硬件组成光纤位移传感系统的硬件组成主要包括：光源模块、光纤传感器、光电检测模块和信号处理模块。

光源模块光源模块是光纤位移传感系统的核心部分，它负责产生光信号并通过光纤传输到被测物体。

常用的光源有激光二极管、光纤光源和白光源等。

在设计时需要考虑光源的功率、波长和稳定性等参数。

光纤传感器光纤传感器是一种基于光纤中的信号变化来测量位移的传感器。

它由光纤和光机构组成，通过选择不同的光机构，可以实现不同的位移测量方式，如干涉型、散射型和光栅型等。

光电检测模块光电检测模块用于接收光纤传感器中的光信号，并将其转换成电信号。

常用的光电检测器有光电二极管、光电倍增管和光电二极管阵列等。

信号处理模块信号处理模块负责对光电检测器输出的电信号进行处理和分析，以得到被测物体的位移信息。

通常采用数字信号处理技术，如滤波、放大、采样和数据处理等。

四、软件开发光纤位移传感系统的软件开发主要包括数据采集、信号处理和数据显示等功能。

数据采集数据采集是光纤位移传感系统的基本功能，它通过光电检测模块接收到的光信号，将其转换成数字信号，并进行采样存储。

在数据采集过程中，需要考虑采样率、量化精度和数据传输等因素。

信号处理信号处理是提取和分析光纤位移传感系统中的位移信息的关键步骤。

通过滤波、放大和数字信号处理方法，可以获得高质量的位移信号。

面向国防教育的光纤传感课程的教学设计刘学静，武旭东（上海理工大学光电信息与计算工程学院，上海200093）［摘要］光纤传感课程是光学工程科学研究领域的入门课程。

在线教育在疫情下凸显了其无可替代的重要性，可以作为本课程的辅助教学组成部分。

利用丰富的网络资源和更多的受众群体反馈来弥补传统课堂教学理论教学的不足，可以有效激发学生的学生兴趣，也能让学生更好的掌握所学知识。

针对面向国防领域的应用，从教学内容与教学方法两方面进行了详细的教学内容设计，使光纤传感课程的学习更加合理。

此外，针对国防教育的特点，课程设计中也加入了相关课程思政内容，让学生们更直观地理解所学内容，激发学生们的爱国热情，能够在投入社会以后更加踏实工作，报效祖国。

［关键词］光纤传感；国防教育；教学设计［基金项目］2021年度国家自然科学基金委“原子自旋式全光纤磁强计及关键技术研究”（62005167）；2020年度上海市“上海市一流本科课程建设”；2019年度上海理工大学“上海理工大学一流本科课程建设”［作者简介］刘学静（1988—），女，河北秦皇岛人，博士，上海理工大学光电信息与计算机工程学院讲师，主要从事光电子学、光纤器件及传感等方向的教育研究。

［中图分类号］G643.0［文献标识码］A［文章编号］1674-9324（2021）12-0153-04［收稿日期］2020-10-25光纤传感技术是量子科学研究的重要内容[１]，主要研究光纤传感的原理与技术，属于光学工程的内容。

光纤传感技术是利用外界因素改变光在光纤中传播的波长、光强、偏振或者相位从而实现对外界因素的测量与传感。

光纤传感器具有体积小、重量轻、电绝缘性好等特点，能够有效弥补传统传感器的不足，尤其是在一些危险和不适宜人工操作的环境中具有不可替代的优势。

因此，光纤传感技术早在20世纪70年代就得到了迅速发展。

我国在看到了光纤传感在国际领域的迅速发展，后奋起直追，受到了相当的重视。

国家在“六五”期间，首次将“光纤电流传感器原理样机”列入攻关目标。