光纤压力传感器原理.doc
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2009-06-08
15:04:33
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压力传感器
压力传感器的重要传感元件是法布利-比洛特(FP)型光学干涉仪。干涉仪的两面镜子分
别是位于一端的薄膜内表面和位于另一端的光纤尖端。所施加的压力 P 引起了薄膜的偏移，
而此偏移又直接转换成了 FP 干涉仪空腔长度的变化。
为得到薄膜偏移和所施加的压力间的线性关系，传感器的形状和材料都经严格选择。其系
可表示为：
Lcav(P) = L0 + (P-P0S)…………………………(1)
其中 P 是施加到薄膜外表面上的压力(单位 psi)
P0 是 FP 空腔内的压力(单位 psi)
Lcav 是由信号解调器所测得的空腔长度(单位 nm)
L0 是处于零点初始状态的空腔长度(单位 nm)，通常定义为 P =P0
S 是传感器的灵敏度(单位 nm)
压力传感器有三种不同的类型：1)量规型；2）绝对型和 3）差分型。在量规型传感器的情
况下，P0 等于周围压力或大气压。量规型传感器有 a)一个通气孔，它使空腔处于周围压力
下或 b)一个密封成大气压的空腔；在绝对型压力传感器的情形下，P0 = 0，工厂生产时其
空腔在真空状态下密封；而在差分型传感器的情形下，P0 等于任意的压力。这种类型的传
感器有一个通气孔接头，用于维持空腔内给定的压力。
信号解调处理
原理
我们所有传感器的信号解调器都是根据白光干涉技术制成的。信号解调器(FTI-100i, FTI-
10，等)将来自传感器的光信号转换成绝对 FP 空腔长度。这个空腔长度之所以被称为绝对
是因为它确实对应着测量这个光信号时的 FP 干涉仪的物理空腔长度（相对于空腔长度的
相对测量 ΔL，其时被确定为任意的初始值）。这个差别是重要的，因为许多光纤传感技术、
尤其是那些基于单色光干涉术（与白光干涉术相反）的传感技术，仅能测量长度变化 ΔL。
在要求长期静态测量的所有应用中,绝对测量是至关重要的。光信号以信号解调器采样速度
所确定的频率被转化。在压力传感器的情况下，10,000nm 的工作范围内转化准确度为
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yls02212016-04-29不错，学习一下！
