光纤测量与传感技术（第二版） (2010 年度畅销榜NO.41438 )

本书系统地讨论了光纤测量和光纤传感器的基本原理、方法、实现及应用。本书选材合理，基本概念清楚，叙述深入浅出，理论密切结合实际，内容新颖。主要内容包括光纤的基本原理，光纤系统转换器和元件连接，光纤衰减和色散测量，光纤传感器基本原理，光纤传感器应用--机械量传感器、热工量传感器、电磁量传感器、医用传感器和监测大气污染传感器。本书以光纤测量与传感的原理、方法和应用为主线，力求有一定的先进性和实用性，从而开阔读者的眼界，并对光纤测量与传感有一个全面、深入的了解。\r\n\r\n 本书可作为高等院校测量技术及仪器、通信工程、电子科学及技术专业的本科生和研究生的教材，也可供有关科研人员、工程技术人员及教师参考。\r\n
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第一章 光纤的基本原理 \r\n\r\n 1. 1 引言 \r\n\r\n 1. 2 光纤波导的原理 \r\n\r\n 1. 3 光纤的分类 \r\n\r\n 1. 4 光纤的特性 \r\n\r\n 1. 5 光纤的衰减机理 \r\n\r\n 1. 5. 1 衰减的概念 \r\n\r\n 1. 5. 2 吸收损耗 \r\n\r\n 1. 5. 3 散射损耗 \r\n\r\n 1. 5. 4 微扰损耗 \r\n\r\n 1. 6 光纤的色散机理 \r\n\r\n 1. 6. 1 色散的概念 \r\n\r\n 1. 6. 2 色散的机理 \r\n\r\n 1. 6. 3 单模光纤与多模光纤的色散 \r\n\r\n 1. 6. 4 光纤色散与带宽的关系 \r\n\r\n 第二章 光纤系统转换器和元件连接 \r\n\r\n 2. 1 引言 \r\n\r\n 2. 2 电光转换器--光源 \r\n\r\n 2. 2. 1 光源的特性 \r\n\r\n 2. 2. 2 典型光源 \r\n\r\n 2. 3 光电转换器--光探测器 \r\n\r\n 2. 3. 1 光探测器的特性参数 \r\n\r\n 2. 3. 2 光电探测器的原理 \r\n\r\n 2. 3. 3 半导体光电探测器 \r\n\r\n 2. 3. 4 光电倍增管 \r\n\r\n 2. 4 光纤连接器和固定接头 \r\n\r\n 2. 4. 1 光纤连接损耗 \r\n\r\n 2. 4. 2 光纤活动连接器 \r\n\r\n 2. 4. 3 光纤固定接头 \r\n\r\n 2. 5 光纤定向耦合器 \r\n\r\n 2. 5. 1 耦合器的分类 \r\n\r\n 2. 5. 2 耦合器的基本工作原理 \r\n\r\n 2. 5. 3 耦合器的性能参数及制备方法 \r\n\r\n 第三章 光纤衰减测量 \r\n\r\n 3. 1 引言 \r\n\r\n 3. 2 衰减测量的光激励 \r\n\r\n 3. 3 剪断法 \r\n\r\n 3. 3. 1 剪断法原理 \r\n\r\n 3. 3. 2 衰减谱测量 \r\n\r\n 3. 3. 3 误差分析 \r\n\r\n 3. 4 插入损耗法 \r\n\r\n 3. 5 背向散射法 \r\n\r\n 3. 5. 1 背向散射法的工作原理 \r\n\r\n 3. 5. 2 注入条件 \r\n\r\n 3. 5. 3 测量信号的接收 \r\n\r\n 3. 5. 4 信号处理过程 \r\n\r\n 3. 5. 5 信噪化. 响应分辨率及动态范围 \r\n\r\n 3. 5. 6 测量准确度的改进方法--两点法 \r\n\r\n 3. 5. 7 结论 \r\n\r\n 3. 6 光时域反射计(OTDR) \r\n\r\n 3. 6. 1 HP8145A型OTDR的工作特性 \r\n\r\n 3. 6. 2 HP8145A型OTDR的工作原理 \r\n\r\n 3. 6. 3 改进方案 \r\n\r\n 3. 7 光频域反射计(OFDR) \r\n\r\n 第四章 光纤色散测量 \r\n\r\n 4. 1 引言 \r\n\r\n 4. 2 时域法 \r\n\r\n 4. 2. 1 模内色散测量 \r\n\r\n 4. 2. 2 模间色散测量 \r\n\r\n 4. 2. 3 误差分析 \r\n\r\n 4. 2. 4 利用锁定放大器改善信噪比 \r\n\r\n 4. 2. 5 利用拾波法减小总误差 \r\n\r\n 4. 3 频域法 \r\n\r\n 4. 3. 1 模内色散测量 \r\n\r\n 4. 3. 2 模间色散测量 \r\n\r\n 4. 3. 3 误差分析 \r\n\r\n 4. 4 时域法和频域法的比较 \r\n\r\n 第五章 光纤传感器基本原理 \r\n\r\n 5. 1 引言 \r\n\r\n 5. 2 强度调制机理 \r\n\r\n 5. 2. 1 反射式强度调制 \r\n\r\n 5. 2. 2 透射式强度调制 \r\n\r\n 5. 2. 3 光模式强度调制 \r\n\r\n 5. 2. 4 折射率强度调制 \r\n\r\n 5. 2. 5 光吸收系数强度调制 \r\n\r\n 5. 3 相位调制机理 \r\n\r\n 5. 3. 1 相位调制 \r\n\r\n 5. 3. 2 光纤干涉仪 \r\n\r\n 5. 3. 3 相位压缩原理及微分干涉仪 \r\n\r\n 5. 4 频率调制机理 \r\n\r\n 5. 4. 1 光纤多谱勒技术 \r\n\r\n 5. 4. 2 光纤多普勒系统的局限性 \r\n\r\n 5. 5 波长调制机理 \r\n\r\n 5. 5. 1 光纤pH探测技术 \r\n\r\n 5. 5. 2 光纤磷光探测技术 \r\n\r\n 5. 5. 3 光纤黑体探测技术 \r\n\r\n 5. 5. 4 光纤法布里-珀罗滤光技术 \r\n\r\n 5. 6 偏振调制机理 \r\n\r\n 5. 6. 1 普克耳效应 \r\n\r\n 5. 6. 2 克尔效应 \r\n\r\n 5. 6. 3 法拉第效应 \r\n\r\n 5. 6. 4 光弹效应 \r\n\r\n 5. 7 对光纤与光电器件的要求 \r\n\r\n 第六章 光纤机械量传感器 \r\n\r\n 6. 1 引言 \r\n\r\n 6. 2 光纤位移传感器 \r\n\r\n 6. 2. 1 外调制式位移传感器 \r\n\r\n 6. 2. 2 内调制式位移传感器 \r\n\r\n 6. 2. 3 相位干涉式位移传感器 \r\n\r\n 6. 3 光纤压力和水声传感器 \r\n\r\n 6. 3. 1 全内反射光纤压力传感器 \r\n\r\n 6. 3. 2 微弯曲光纤水声传感器 \r\n\r\n 6. 3. 3 动态压力传感器 \r\n\r\n 6. 3. 4 偏振调制光纤压力和水声传感器 \r\n\r\n 6. 4 光纤应变传感器 \r\n\r\n 6. 5 光纤表面粗糙度传感器 \r\n\r\n 6. 6 光纤加速度传感器 \r\n\r\n 6. 6. 1 振动加速度传感器原理 \r\n\r\n 6. 6. 2 相位调制光纤加速度传感器 \r\n\r\n 6. 7 光纤振动传感器 \r\n\r\n 6. 7. 1 相位调制光纤振动传感器 \r\n\r\n 6. 7. 2 双波长光纤振动传感器 \r\n\r\n 6. 7. 3 多普勒效应光纤振动传感器 \r\n\r\n 第七章 光纤热工量传感器 \r\n\r\n 7. 1 引言 \r\n\r\n 7. 2 辐射型光纤温度传感器 \r\n\r\n 7. 2. 1 有关光纤的特性 \r\n\r\n 7. 2. 2 测温探头 \r\n\r\n 7. 2. 3 光纤辐射温度计的组成 \r\n\r\n 7. 2. 4 光纤高温传感器 \r\n\r\n 7. 2. 5 光纤扫描温度计 \r\n\r\n 7. 2. 6 荧光辐射型光纤温度计 \r\n\r\n 7. 3 传光型光纤温度传感器 \r\n\r\n 7. 3. 1 半导体光纤温度传感器 \r\n\r\n 7. 3. 2 荧光衰变式光纤温度传感器 \r\n\r\n 7. 3. 3 热色效应光纤温度传感器 \r\n\r\n 7. 4 传感型光纤温度传感器 \r\n\r\n 7. 4. 1 折射率调制光纤温度传感器 \r\n\r\n 7. 4. 2 相位调制光纤温度传感器 \r\n\r\n 7. 5 传光型光纤流量传感器 \r\n\r\n 7. 5. 1 相关光纤流量传感器 \r\n\r\n 7. 5. 2 光纤涡轮流量计 \r\n\r\n 7. 5. 3 光纤膜片式流速计 \r\n\r\n 7. 6 传感型光纤流量传感器 \r\n\r\n 第八章 光纤电磁量传感器 \r\n\r\n 8. 1 引言 \r\n\r\n 8. 2 光纤磁场传感器 \r\n\r\n 8. 2. 1 光纤法拉第磁强计 \r\n\r\n 8. 2. 2 磁致伸缩效应光纤磁场传感器 \r\n\r\n 8. 3 光纤电场传感器 \r\n\r\n 8. 3. 1 电致光吸收光纤电场传感原理 \r\n\r\n 8. 3. 2 压电弹光光纤电场传感器 \r\n\r\n 8. 3. 3 BSO晶体光纤电场传感器 \r\n\r\n 8. 4 光纤电流传感器 \r\n\r\n 8. 4. 1 金属被覆光纤电流传感器 \r\n\r\n 8. 4. 2 磁致伸缩效应光纤电流传感器 \r\n\r\n 8. 4. 3 法拉第效应光纤电流传感器 \r\n\r\n 8. 4. 4 压电弹光效应光纤电流传感器 \r\n\r\n 第九章 医用光纤传感器 \r\n\r\n 9. 1 引言 \r\n\r\n 9. 2 医用光纤温度传感器 \r\n\r\n 9. 2. 1 强度调制型光纤温度传感器 \r\n\r\n 9. 2. 2 波长调制型光纤温度传感器 \r\n\r\n 9. 2. 3 时域型光纤温度传感器 \r\n\r\n 9. 3 癌症超热治疗中的光纤温度计 \r\n\r\n 9. 3. 1 光纤温度计设计简介 \r\n\r\n 9. 3. 2 光纤温度计的系统设计 \r\n\r\n 9. 3. 3 系统的主要技术性能 \r\n\r\n 9. 4 光纤体压计 \r\n\r\n 9. 4. 1 薄膜型光纤体压计 \r\n\r\n 9. 4. 2 光弹效应光纤体压计 \r\n\r\n 9. 5 光纤血流计 \r\n\r\n 9. 5. 1 动脉光纤血流计 \r\n\r\n 9. 5. 2 皮肤光纤血流计 \r\n\r\n 9. 5. 3 双波长光纤血流计 \r\n\r\n 9. 6 光纤血气分析传感器 \r\n\r\n 9. 6. 1 光纤pH值传感器 \r\n\r\n 9. 6. 2 光纤p02传感器 \r\n\r\n 9. 6. 3 光纤血气监测传感器 \r\n\r\n 第十章 监测大气污染光纤传感器 \r\n\r\n 10. 1 引言 \r\n\r\n 10. 2 光纤二氧化氮(N02)传感器 \r\n\r\n 10. 2. 1 弹光型光纤N02传感器 \r\n\r\n 10. 2. 2 差分吸收式光纤N02传感器 \r\n\r\n 10. 3 光纤氨气(NH3)传感器 \r\n\r\n 10. 3. 1 荧光光纤NH3传感器 \r\n\r\n 10. 3. 2 比色分析光纤NH3传感器 \r\n\r\n 10. 3. 3 pH试剂光纤NH3传感器 \r\n\r\n 10. 4 光纤二氧化碳(C02)传感器 \r\n\r\n 10. 5 光纤瓦斯传感器 \r\n\r\n 参考文献 \r\n
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光纤技术是正在迅猛发展中的一门新兴技术. 光纤是光波导的一种, 具有损耗低. 频带宽. 线径细. 重量轻. 可挠性好. 抗电磁干扰. 耐化学腐蚀. 原料丰富. 制造过程能耗少. 节约大量有色金属等突出优点, 从而引起了人们的高度重视. 光纤的发展与应用是相辅相成的. 随着光纤制造工艺的不断完善. 发展, 随着光纤质量. 性能的不断提高, 光纤的应用由最初的传像. 医疗诊断到通信网络, 从长距离光纤通信到光纤传感, 遍布了医疗. 运输. 通信. 服务. 军事. 娱乐. 能源. 教育等各种领域, 为今天信息世界的发展提供了一个有效的媒介. 光纤的各种特性直接影响着光纤的各种应用, 反过来, 光纤的各种应用又对光纤特性的改进提出了许多新要求. 新课题. 因此, 本书将介绍光纤的特性测量和光纤在测量中的应用两部分内容. 希望它能为今后从事这方面课题研究与应用的人员起到一个抛砖引玉的作用.

本书共分十章. 第一章简要地讨论了光纤波导的基本原理, 第二章系统地分析了光纤系统的电光转换器件--光源, 光电转换器件--光电探测器, 光纤连接和光纤耦合的原理与实现, 第三. 四章详细地分析了光纤衰减和色散测量的原理和方法, 第五章从光纤调制角度阐述了光纤传感器的基本原理, 第六至第十章系统详细地分析了光纤传感器在机械量. 热工量. 电磁量. 医用及监测大气污染方面的应用, 给出了它们的结构. 特性和技术指标.

本书是结合作者多年的教学和科研经验, 在查阅大量的国内外参考资料的基础上编著而成的. 它的理论性和系统性强, 以光纤为主线, 从光纤波导的原理. 特性及测量到光纤传感的原理及应用, 由浅入深, 阐述简洁明了, 并以大量图表进行说明. 讲解, 使本书更显得概念清晰, 内容丰富, 语言简洁易懂. 本书选材合理. 内容新颖, 抓住了光纤技术快速发展的脉搏, 在光纤的特性分析. 光纤系统转换器. 光纤的连接和耦合. 光纤的测量方法. 光纤的传感原理和光纤传感器应用方面都反映了所独有的先进性. 特别是在实用性方面, 本书理论联系实际, 在光纤测量原理的基础上给出了光纤测量方法, 在光纤传感原理的基础上, 给出了光纤传感器的应用领域和实例. 本书中用光时域反射计测量光纤衰减, 相位压缩原理在光纤传感技术中的应用, 光纤电磁量传感器, 医用光纤传感器, 监测大气污染光纤传感器等方面的内容均取自作者的研究成果及最新国内外资料, 这也是本书的独到之处.

参加本书编写的人员还有：彭宇. 乔立岩. 梁军. 张义刚. 赵玉连. 刘兆庆. 由于光纤测量与传感技术尚在不断发展中, 有些理论还在进一步完善, 有些应用还在探索或试验, 加上作者的实验和水平有限, 难免有不当之处, 尚祈读者批评指正.

孙圣和

2002. 8

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