1-AE101 德国HBM 1-AE101放大器

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另一类是光纤仅仅起传输光波的作用，必须在光纤端部或中间加装其它敏感元件才能构成的传感器，称为传光型传感器（非功能型传感器）（如图5、6）。传光型光纤传感器主要是强

度调制型光纤传感器，其基本原理是待测物理量引起光纤中传输光的光强I变化，通过检测光强 I的变化来实现对待测物理量的测量。强度调制的特点是简单、可靠、经济、强度调制方式很多，主要有反射式强度调制和透射式强度调制。

图5 图6

为了获得较大的受光量和传输光的功率，在传光型光纤传感器中使用的光纤主要是数值孔径和芯径较大的阶跃型多模光纤。光纤仅作为传播光的介质，对外界信息的感觉功能是依靠其他物理性质的功能元件来完成的。传感器中的光纤不是连续的，其间有中断，中断部分要接上其他介质的敏感元件来完成。传光型光纤传感器主要利用调制器中优质的敏感元件来提高光纤传感器的灵敏度，传光介质是光纤，所以采用通信光纤甚至普通的多模光纤就能满足要求。传传光型光纤传感器占了光纤传感器的绝大多数。

2.光纤的传光原理

当光线由光密媒质(折射率n1)射入光疏媒质(折射率n2，n1＞n2)时，若入射角大于等于临界角Φ＝sin(n2/n1)，在媒质界面上会发生全反射现象（如图1）。

光在光纤中传播的基本原理可用光线或光波的概念来描述。光线的概念是一个简便、近似方法，可用来导出一些重要概念，如全反射的概念、光线截留的概念等。然而，要进一步研究光的传播理论，将光看作射线就不够了，必须借助波动理论。即需要考虑到光是电磁波动现象以及光纤是圆柱形介质波导等，才能研究光在圆柱形波导中允许存在的传播模式，并导出经常要提到的波导参数(V值)等概念。

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以阶跃型多模光纤为例，在子午面内光线从空气(折射率n0)射入光纤端面，与轴线的夹角为θ0，若入射角小于某一值θc，光线在纤芯和包层的界面上将发生全反射，光线射不出纤芯，从而能够从光纤的一端传播到另一端，这就是光纤传光的基本原理。如图2

由Snell（斯涅尔）定律得

－1

则

即

若要使入射光线在纤芯和包层的界面上发生全反射，由临界角定义，应满足

代入

得

能是光线在光纤内全反射的大入射角θc可由上式求得， 即

式中，NA称为光纤的数值孔径，它表示当入射光从外部介质射入光纤时，只有入射角小于θc的光才能在光纤中传播。NA与光纤的几何尺寸无关，仅与纤芯和包层的折射率有关，纤芯和包层的折射率差别越大，数孔直径就越大，光纤的集光能力就越强。石英光纤的NA=0.2~0.4。

3.光纤传感器基本原理

光纤传感器的基本原理是将来自光源的光通过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等）发生变化，成为被调制的信号光，再经过光纤送入光探测器，经解调器解调后，获得被测参数。

四、 光纤传感器在检测技术中的应用

五、 德国HBM 称重传感器

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天空缀着宝石似的星星;朦朦胧胧的田野上，无数只萤火虫一闪一闪地飞往田头地角，宛如一串串、一排排彩灯，织成无数条纵横交错的彩带。。

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