基于PMAC卡的航空发动机篦齿间隙测量系统的研究(13)

航空动力学

电子科技大学硕士学位论文

第二章数据采集系统的设计

２．１光纤传感器设计

光纤传感器技术是伴随着光通讯技术的发展而逐渐形成的。在光通讯系统中，光纤被用作远距离传输光信号的媒介。显然，在这类应用中，光纤传输的光信号受外界的影响越小越好。但是，在实际的传播过程中，光纤易受到外界环境因素的干扰，如温度、压力、电磁场等外界条件的变化将引起光纤光波参数如光强、相位、频率、波长等的变化。因此，人们发现如果能测出光波参数的变化，就可以知道引起光波参数变化的各种物理量的大小变化，于是产生了光纤传感器技术。

光纤传感器是用光纤作为功能材料的传感器。光纤是７０年代为光通信而发展的一种新型材料。通常，它是由高纯度的石英玻璃为主，掺杂少量的杂质锗、硼、磷等的材料制成的细长的圆柱型，外径在５∥ｍ＇－＇１２５∥ｍ范围。实用的结构有两个同轴区，内区称为纤芯，外区称为包层。包层的材料折射率略低于纤芯材料，其外径在≯１２５＂＂３２５∥ｍ范围。包层外涂敖硅树脂之类的缓冲层，最外面有起保护作用的屏蔽套管（一般用塑料或者橡胶材料制成）【１２】【１３】。

２．１．１反射式强度调制光纤传感器测量原理

光纤的调制机理可以分为以下几种：强度调制机理、相位调制机理、频率调制机理、波长调制机理【｜１４１。

强度调制光纤传感器的基本原理是待测的物理量引起光纤中的传输光光强的变化，通过检测光强的变化实现对待测量的测量。强度调制的特点是简单、可靠、经济。强度调制的方法很多，大致可以分为以下几种：反射式强度调制、投射式强度调制、光模式强度调制以及折射率和吸收系数强度调制等等。一般投射式、反射式和折射式强度调制被称为外调制式，光模式称为内调制式。本测量系统测量的是发动机的叶尖间隙，采用反射式光强调制光强位移传感器来实现距离传感。

反射式光纤位移传感器的基本原理是利用光的反射原理，当光束照射到被测表面时，由于测量面位置的变化，引起从被测面反射光的强度也发生相应的变化。利用反射光强度变化与被测物体位置的相对性，便可测得物体的位置。通常，被测物体某个位置上的反射光的强度取决于三个因素：①物体表面本身反射性质；８