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光纤传感器全面剖析

时间:2021-11-01 02:12 点击次数:
  本文摘要:近年来,传感器在朝着灵敏、准确、适应性强劲、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中,光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具备很多出色的性能,例如:外用电磁干扰和原子电磁辐射的性能,径细、质硬、轻巧的机械性能;绝缘、无感应器的电气性能;耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等,它需要在人约将近的地方(如高温区),或者对人危害的地区(如核辐射区),起着人的耳目的起到,而且还能打破人的生理界限,接管人的感官所感觉将近的外界信息。

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近年来,传感器在朝着灵敏、准确、适应性强劲、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中,光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具备很多出色的性能,例如:外用电磁干扰和原子电磁辐射的性能,径细、质硬、轻巧的机械性能;绝缘、无感应器的电气性能;耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等,它需要在人约将近的地方(如高温区),或者对人危害的地区(如核辐射区),起着人的耳目的起到,而且还能打破人的生理界限,接管人的感官所感觉将近的外界信息。

  光纤传感器基本包含及原理  光纤传感器由光源、入射光光纤、出射光纤、光调制器、光探测器以及解法调制器构成。其基本原理是将光源的光经入射光光纤送来人调制区,光在调制区内与外界被测参数相互作用,使光的光学性质(如强度、波长、频率、振幅、偏正态等)发生变化而沦为被调制的信号光,向西南出射光纤送到光探测器、解调器而取得被测参数。

  光纤传感器按传感原理可分成两类:一类是传光型(非功能型)传感器,另一类是传感型(功能型)传感器。在传光型光纤传感器中,光纤仅有作为光的传输媒质,对被测信号的感觉是靠其它敏感元件来已完成的,这种传感器中出射光纤和入射光光纤是不倒数的,两者之间的调制器是光谱变化的敏感元件或其它性质的敏感元件。

在传感型光纤传感器中光纤兼具对被测信号的脆弱及光信号的传输起到,将信号的感和传合而为一,因此这类传感器中光纤是倒数的。  由于这两种传感器中光纤所起的起到有所不同,对光纤的拒绝也有所不同。在传光型传感器中光纤只起传光的起到,使用通信光纤甚至普通的多模光纤就能满足要求,而敏感元件可以很灵活性地搭配优质的材料来构建,因此这类传感器的灵敏度可以做到得很高,但必须较多的光耦合器件,结构较简单;传感型光纤传感器的结构相对来说比较简单,可少用一些耦合器件,但对光纤的拒绝较高,往往须要使用对被测信号脆弱、传输特性又好的类似光纤。

到目前为止,实际中大多数使用前者,但随着光纤生产工艺的改良,传感型光纤传感器也终将获得普遍的应用于。  按光在光纤中被调制的原理有所不同,光纤传感器可分成:强度调制型、振幅调制型、偏振态调制型、频率调制型、波长调制型等。迄令为止,光纤传感器需要测量的物理量已约七十多种。

光纤传感器特点与传统的传感器比起,光纤传感器具备独有的优点。  (1)灵敏度低。由于光是一种波长很短的电磁波,通过光的振幅之后获得其光学长度。

以光纤干涉仪为事例,由于所用于的光纤直径较小,受到微小的机械外力的起到或温度变化时其光学长度要发生变化,从而引发较小的振幅变化。假设用10米的光纤,l℃的变化引发1000ard的振幅变化,若需要检测出有的大于振幅变化为0.01ard,那么所能测得的大于温度变化为l0℃,可见其灵敏度之低。  (2)外用电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全性由于光纤传感器是利用光波传输信息,而光纤又是电绝缘、耐腐蚀的传输媒质,并且安全可靠,这使它可以便利有效地用作各种大型机电、石油化工、矿井等强电磁干扰和易燃易爆等险恶环境中。

  (3)测量速度快。光的传播速度最慢且能传送二维信息,因此可用作高速测量。

对雷达等信号的分析拒绝具备极高的检测速率,应用于电子学的方法难以实现,利用光的散射现象的高速频谱分析之后可解决问题。  (4)信息容量大。

被测信号以光波为载体,而光的频率极高,所容纳的频带很长,同一根光纤可以传输多路信号。  (5)限于于险恶环境。光纤是一种电介质,耐高压、耐腐蚀、外用电磁干扰,可用作其它传感器所不适应环境的险恶环境中。


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