相位调制型光纤传感新学分析.ppt

第五章相位调制型光纤传感器相位调制应力应变的相位调制当光纤长度或传播速度变化时、引起光波相位变化为根据弹性力学，对于各向同性材料，折射率变化与应变存在一定关系。２、径向应变调制
考虑泊松效应，ε３＝０３、纵横向效应同时存在
温度应变相位调制由于光纤中光的传播是沿横向偏振，仅考虑纵向折射率变化光纤的温度灵敏度相位调制与干涉测量在光波的干涉测量中．参与工作的光波是两束或多束相干光。例如有振幅分别为A1和A2的两束相干光束,如果其中光束的相位由于某种因素的影响或调制，在干涉域中就会产生干涉。干涉场中各点的光强可表示为：

光学干涉仪的共同特点是它们的相干光在空气中传播，由于空气受环境温度变化的影响，引起空气的折射振动及声波干扰。这种影响都会导致空气光程的变化、从而引起干涉测量工作的不稳定，以致准确度降低。利用单模光纤作干涉仪的光路，就可以排除上述影响．并可以克服光路加长时对相干长度的严格限制，从而可以制造出千米量级光路长度的光纤干涉仪。

在四种干涉仪中，以一个或两个3dB耦合器取代了分光器。光纤光程取代了空气光程，并且这些干涉仪中都是以光纤作为相位调制元件(传感器)，被测物理量作用于光纤传感器，导致其光纤中光相位的变化或光的相位调制。

由于采用了干涉技术，使其具有很高的相位调制灵敏度。例如对于温度、压力、应变(轴向)分别具有106rad／m·C，10-9rad／m·Pa，11.4rad/µm·m。光纤探头的形式灵活多样，能适用于不同的测试环境。

F-P干涉仪
主要应用气体测量。马赫－曾德尔干涉仪马赫-泽德(Mach-Zehnder)光纤干涉仪采用相位调制，被广泛应用于水听器、光纤加速计和压力、温度的测试。
聚偏二氟乙烯(PVF2)薄膜压电式传感Sagnac干涉仪相位调制检测考虑外界干扰引起相位变化ΦN，因此光电检测器输出光电流一、零差检测（Δω＝０）
信号臂和参考臂光波频率相同，这时检测器输出电压信号

被动零差法
信号臂：
参考臂差分放大器输出正交信号实现:采用２Χ２定向耦合器，再利用差分放大器可得到一对正交信号主动零差法（交流跟踪检测）
差分放大器输出电压由Ｖ３产生一个合适的反馈电压Ｖ４使Ａ（ｔ）精确地抵消ε，控制电压Ｖ４可由Ｖ３积分得到若系统处于跟踪状态，则外差检测