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第1章 光纤传感技术的基本概念1

1.1 光纤的基本概念1

1.1.1 光纤的结构1

1.1.2 光纤的分类2

1.1.3 光纤的主要特性4

1.2 光纤传感器概述4

1.2.1 光纤传感器的定义4

1.2.2 光纤传感器的分类5

1.3 光纤传感器的工作原理8

1.3.1 光电／电光效应8

1.3.2 磁光效应9

1.3.3 声光效应10

1.3.4 弹光效应11

1.3.5 其他光学效应14

1.4 光纤传感器件19

1.4.1 光纤连接器19

1.4.2 光纤耦合器21

1.4.3 波分复用器23

1.4.4 光开关24

1.4.5 光隔离器26

1.4.6 光环形器27

1.4.7 光纤光栅29

1.4.8 偏振控制器32

参考文献33

第2章 光纤传感系统35

2.1 光纤传感技术概述35

2.1.1 光纤传感器的基本组成及原理35

2.1.2 光纤传感器的特点36

2.1.3 光纤传感器的研究现状36

2.2 光源37

2.2.1 发光二极管37

2.2.2 激光二极管39

2.3 光探测器46

2.3.1 光探测器的基本原理46

2.3.2 光探测器的主要特性48

2.4 光纤的耦合技术50

2.4.1 光纤和光源的耦合50

2.4.2 光纤和光纤的直接耦合51

2.4.3 多模光纤通过透镜耦合52

参考文献52

第3章 强度调制型光纤传感器53

3.1 强度调制传感原理53

3.2 强度调制型光纤传感器的补偿技术53

3.2.1 光桥平衡补偿技术及其改进方法54

3.2.2 双光路法补偿技术57

3.2.3 双波长法（双频法）补偿技术58

3.2.4 Culshaw网络法补偿技术58

3.2.5 Beheim网络法补偿技术58

3.2.6 四端网络法补偿技术59

3.3 强度调制型光纤传感器的类型及应用实例59

3.3.1 强度调制型光纤传感器的类型59

3.3.2 强度调制型光纤传感器的应用实例67

参考文献71

第4章 波长调制型光纤传感器73

4.1 波长调制型光纤传感器的原理和结构73

4.1.1 波长调制型光纤传感器的原理73

4.1.2 波长调制型光纤传感器的结构73

4.2 传光型波长调制光纤传感器的调制方法74

4.2.1 波长调制机理74

4.2.2 光纤pH值传感器75

4.2.3 光纤磷光传感器75

4.2.4 光纤黑体温度计77

4.3 波长调制型光纤传感信号的解调方法78

4.3.1 直接解调系统78

4.3.2 窄带激光激射扫描系统78

4.3.3 宽带光源滤波扫描系统79

4.3.4 线性边带滤波法80

4.3.5 干涉解调系统81

参考文献83

第5章 相位调制型光纤传感器84

5.1 相位调制型光纤传感器和光纤相位调制的原理84

5.1.1 相位调制型光纤传感器的基本原理84

5.1.2 光纤相位调制的基本原理85

5.2 光纤干涉仪的类型87

5.2.1 迈克尔逊光纤干涉仪87

5.2.2 马赫-泽德尔光纤干涉仪88

5.2.3 萨格纳克光纤干涉仪89

5.2.4 法布里-珀罗光纤干涉仪90

5.3 相位调制型光纤传感器的信号解调技术91

5.3.1 零差法91

5.3.2 2×2耦合器构成的无源零差解调方法92

5.3.3 基于3×3光纤耦合器的零差解调法93

5.3.4 2×2和3×3耦合器结合的无源零差解调方法94

5.3.5 针对振动幅度较大的信号进行相位解调的方法95

5.3.6 相位检测中的几个问题98

5.4 光纤干涉仪的传感应用实例100

5.4.1 迈克尔逊光纤干涉仪的应用举例100

5.4.2 马赫-泽德尔光纤干涉仪的应用举例105

5.4.3 萨格纳克光纤干涉仪的应用举例107

参考文献109

第6章 偏振态调制型光纤传感器111

6.1 偏振态调制型传感原理111

6.1.1 弹光效应111

6.1.2 Pockels效应112

6.1.3 Kerr效应112

6.1.4 Faraday效应114

6.2 偏振态调制光纤传感器应用实例115

6.2.1 光纤电流传感器115

6.2.2 BSO晶体光纤电场传感器116

参考文献118

第7章 分布式光纤传感器119

7.1 时域分布式光纤传感器的工作原理119

7.1.1 光纤中的后向散射理论120

7.1.2 OTDR技术121

7.1.3 瑞利散射型分布式光纤传感技术122

7.1.4 基于拉曼散射的分布式光纤传感技术123

7.1.5 布里渊散射型分布式光纤传感技术123

7.1.6 多种分布式温度传感方法的比较126

7.1.7 FBG和BOTDR性能比较127

7.2 分布式光纤传感器传感信号的解调方法127

7.2.1 前言127

7.2.2 FBG的解调原理127

7.2.3 分布式FBG传感器波长检测方法128

7.3 其他（准）分布式光纤传感器——光纤法珀传感器132

7.3.1 光纤法珀传感器的分类及特点134

7.3.2 光纤法珀传感器的复用136

7.4 分布式光纤传感器的应用138

参考文献140

第8章 光纤光栅传感器141

8.1 光纤光栅传感器的原理142

8.2 光纤光栅传感器的特性143

8.2.1 掺锗光纤的紫外（UV）吸收谱143

8.2.2 掺锗光纤的紫外光激折射率变化145

8.2.3 提高光纤光敏性的方法146

8.3 光纤光栅传感器的相关技术146

8.3.1 静态解调方法147

8.3.2 动态解调方法150

8.3.3 光纤光栅传感器网络155

8.3.4 光纤光栅传感网络的复用技术156

8.4 光纤光栅传感器的制作165

8.4.1 横向干涉法165

8.4.2 相位掩模法166

8.4.3 逐点写入法167

8.4.4 相位掩模投影成栅法167

8.4.5 长周期光栅制作法168

8.4.6 啁啾光栅制作法168

8.5 光纤光栅温度传感器169

参考文献175

第9章 光纤传感器在温度测量领域的应用176

9.1 光纤温度传感器测量温度的原理176

9.1.1 光纤温度传感器的原理178

9.1.2 光纤温度传感器应用180

9.2 光纤温度传感器在冶金领域中的应用183

9.2.1 接触式测量184

9.2.2 非接触式测量184

参考文献184