光纤传感技术及其在军事中的应用.docx

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1、中国地质高校（武汉）光电检测技术论文姓名：班级：学号：4匕已上JKMI2024年8月2日O引言31光纤的结构及其分类41.1 光纤的结构41.2 光纤的分类41.2.1 按光纤的材料分类41.2.2 按光纤的折射率分类51.2.3 按光纤的传输模式分类52光纤传感器的工作原理52.1 光纤的传光原理52.2 光纤传感器荔本构成及原理63光纤传修器的分类73.1 按传感原理分类73.1.1 非功能型传感湍73.1.2 功能型传盛器73.2 其他分类方法74光纤传蜷器的特点75光纤弯曲损耗85.1 微弯损耗85.2 宏弯损耗86光纤传感技术的发早.现状与军事应用96.1 光纤传感技术的发呈现状96

2、.2 光纤传盛技术的军事应用106.2.1 光纤陀螺106.2.2 光纤智能结构116.2.3 光纤水听器136.2.4 军用机器人147结论15光纤传感技术及其在国防军事中的应用0引言近年来,全球传感潺的产量和年增长率均保持在IOE以上目前全球从事传停潺生产和研制的单位达5000多家.佻感技术作为当今世界迅猛发展起来的技术之一己经成为衡玳一个国家科学技术水平发展的重要标记.先进传感器物为灵敏、精致、适应性强、智能化和网络化方向发展.光纤传礴技术是20世纪70年头末兴起的技术领域.在全世界成为探讨热门，己与光纤通信并驾齐驱1作为被测量信号栽体的光波和作为光波传播媒质的光纤,具有一系列独特的、K

3、他或体和媒质难以相比的优点，例如：具彳f抗电磁和原子辐射干扰的性能：径细、旗软、质状轻的机械性能：绝缘、无蜷应的电气性能：耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能蜴在人达不到的地方（如高潮区）或苕对人存害的地区（如核辎射区），起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限,接收人的感官所感受不到的外界信息,因此,光纤传感技术一问世就受到极大重视,几乎在各个领域得到探讨与应用，成为传感技术的先3,推动着传塔技术蓬勃发展2.光纤传感技术是以光电子学器件为基础、以光纤通讯和集成光学的技术为前提创建性地发展起来的.光通讯技术的发展也促进了光纤传感器的发展3.1光纤的结构及其分类1.1 光纤的结构光纤是光导

4、纤维的简称，目前最主要的通信光纤的材侦是高纯度的石英玻璃为主，搀少此杂J员楮、弼、磷等.光纤的典型结构是一种瘦长多层同轴曲柱形实体或合纤维.自内向外为：纤芯、包层、涂相层、护套.-一般纤芯采纳石英纤维.包层采纳玻璃.涂攫层采纳聚氨基甲酸乙酩或硅耐树脂，护套采纳尼龙或聚乙烯等理科4。核心部分为纤芯和包层，二者共同构成介质光波导，形成对光信号的传导和约束，实现光的传输.所以又将二者构成的光纤称为裸光纤.馀海层又称鼓段层,是一层高分子涂层.主要对裸光纤供应机械爱护.因裸光纤的主要成分为二氧化碎，它是一种脆性易碎材料,抗弯曲性能差、韧性差。为提商光纤的抗激弯性能，涂覆一层高分子涂层。另外，如将若干根裸

5、光纤集束成掴，相互间极易产生磨损,导致光纤表面损伤而影响光纤的传输件能，为防止这种损伤，实行的有效措施就是在探光纤表面涂一层高分子材料.光纤是用光透射率而的电介质如石英、玻玻、也料等构成的光通路，纤芯的折射率比包层的折射率稍大，这样利用全反射的原理把Jt约束在纤芯内并沿着光纤轴线传播，当入射光线在纤芯和包层界面满意全反射条件时,光波就能沿着纤芯向前传播5.1.2 光纤的分类1.2.1 按光纤的材料分类（】）高纯度石英（Si（）2）玻璃纤维：这种材料的光损耗比较小，在适当波氏时，最低损耗妁为047dBkm.钻硅光纤,包层用硼硅材料,其损耗的为0.5dBka.（2）多组分玻璃光纤：用常规被璃制成,

6、损耗也很低.如硼硅酸钠液璃光纤,在适当波长时，最低损耗为3.4dBk三o（3）电科光纤：用人工合成导光塑料制成、其损耗较大,Ur达到100k200dBkBt但其质景轻，成本低,松软性好,适用于短距离寻光1.2.2 按光纤的折射率分类依据光纤纤芯与包层折射率的分布状况，可把光纤分为阶氏型光纤和渐变折光纤两类.（1）阶氏型光纤：这种光纤的纤芯和包层的折射率都是一个常数.纤芯的折射率高于包层的折射率，折射率在纤芯与包层的界面处有一个突变。进入这种光纤的光线只要酒息全反射原理，就会在纤芯中沿折戊跖径向前传播，（2）渐变型光纤：这种光纤包层的折射率为一常数,纤芯的折射率从中心起先M其半径的增加而渐渐变小

7、,划包层与纤芯的界面处折射率下降到包层的折射率。进入这种光纤的光线因入射角不同将沿着波浪形曲线路径向前传播,1.2.3 按光纤的传输模式分类依据光纤的传物模式,可把光纤分为单模和多模两种4光纤的传输模式是指光进入光纤的入射角度，当光在R径为儿I倍光波长的纤芯中传播时，以各种不同角度进入光纤的光线，从一跳伸至另一端时，其折射或号曲的次数不尽相同，这种以不同角度进入纤芯的光税的传怆方式称为多模式传输.可传输妥模式光波的光纤称为多模光纤.假如光纤的纤芯直径为510.,只有所传光波波长的几倍，则只能H一种传输族式，即沿者纤芯直线传播，这类光纤称为单模光纤.多模光纤可以是阶氏型.也可以是渐变型.而单模光

8、纤大多为阶班2光纤传感器的工作原理2.1 光纤的传光原理光的全反射现象是探讨光纤传光原理的基础.依据几何光学原理，当光税以较小的入射角01由光密介质I射向光疏介质2（即111112）时（见图1,则一部分入射光将以折射由02折射入介质2,其余部分仍以。1反射回介筋1.依据光折射和反射的斯涅尔（Sne1.I）定律,当。I渐潮增大,直至。1.-c时.透射入介顺2的折射光也渐渐折向界面，立至沿界面传播。对应于折射角。2=90时的入射角01称为临界角0c：当01应用探i寸；(3)多用途，即对多种物理录进行同时测盘：(4)提高分布式传出器的空间辨别率、灵政度,降低成本，设计困碓的传感器向络，程：(5)新型

9、传感传好技术的探讨：(6在恶劣环境下低成本传感器的开发和应用：因此.光纤传法零可能发展趋势有：(1)以传统传路器无法解决的问SS作为光纤传境器的主要探讨时象：2集成化光纤传蛾器：(3)多功能全光纤限制系统：(4)开拓新粒域.而国防军用光纤传那技术经过多年的探讨开发己取得了丰硕的成果,经过了海沟斗争的考验,现在已进入好用阶段,并逐步装备那队.可以预见.21世纪光纤传感技术的军事应用将对部队的隹设、武器装得的改善起到举足轻重的作用，成为军队现代化的标记之一。光纤传感技术的军理应用引起了各国军方的重视，光纤制导导弹、光纤遥控武涔、光纤陀螺、光纤水听器等发展较H的技术将能逐步装备部队.光控相控阵信达、

10、光控飞行、光纤智健结构和蒙皮、光纤光栅技术等新技术尚在探讨阶段,须要投入更多的人力、物力与财力才能立正在军步装侪上得到应用.参考文献：1张森,王臻，刘孟华，等.光纤传感技术的发展及应用J.光纤与电缆及其应用技术,2007(3):6-8.2J侯俊芳，裴丽，李卓轩，等.光纤传感技术的探讨进展及应用JJ.光电技术应用，2012,27(1):49-53.3李艳萍,张丽红，伦翠芬，等.反射式强度隔制型光纤压力传感器的探讨J.传感技术学报.2005,18:153-154.7卢一鑫,杨潞嫄.光纤传出器的附用现状及招来发展电势U1.科技信息20118王秀彦，吴斌，何存例，等.光纤传掇技术在检测中的应用与展望J

11、.北京工业高校学报,2004,30:406-411.9王鹏字.光纤传感技术及其应用C其次十六届中国(天津)2012IT.N络、信息技术、电子、仪器仪式创新学术会议，天津，2012.9.10李晓沛,邹亚琪，马军山.光纤宏穹损耗与温度传感的理论分析U1.光学仪器,2012,34(2):44-49.11；曲直，孙秀平，何杰，等.单模双折射光纤弯曲传输损耗的探讨JJ.物理试验，2004,24(9):40-42.12：彭星玲，张华，李玉龙.光纤宏宵传心器探讨进展UJ.光通信技术，2012,36(11):42-45.(13薛梦非.光纤弯曲损耗的探讨与测试J电信科学，2009,25(7):57-62.14贾

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