近年來,
傳感器朝著靈敏、精確、適應(yīng)性強、小巧和智能化的方向發(fā)展。在這一過程中,
光纖傳感器這個傳感器家族的新成員倍受青睞。光纖具有很多優(yōu)異的性能,例如:抗電磁干擾和原子輻射的性能,徑細、質(zhì)軟、重量輕的機械性能;絕緣、無感應(yīng)的電氣性能;耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學(xué)性能等,它能夠在人達不到的地方(如高溫區(qū)或者對人有害的地區(qū),如核輻射區(qū)),起到人的耳目作用,而且還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。
.Ydr[ ik8|9m4/ 基本工作原理及應(yīng)用領(lǐng)域
^V_ku@DY V,`!rJ 光纖傳感器的基本工作原理是將來自
光源的光經(jīng)過光纖送入調(diào)制器,使待測
參數(shù)與進入調(diào)制區(qū)的光相互作用后,導(dǎo)致光的
光學(xué)性質(zhì)(如光的強度、
波長、頻率、相位、偏正態(tài)等)發(fā)生變化,稱為被調(diào)制的信號光,在經(jīng)過光纖送入光探測器,經(jīng)解調(diào)后,獲得被測參數(shù)。
/YS@[\j4 -Cg`x=G;z 光纖傳感器的應(yīng)用于對磁、聲、壓力、溫度、加速度、陀螺、位移、液面、轉(zhuǎn)矩、光聲、電流和應(yīng)變等物理量的測量。光纖傳感器的應(yīng)用范圍很廣,幾乎涉及國民經(jīng)濟和國防上所有重要領(lǐng)域和人們的日常生活,尤其可以安全有效地在惡劣環(huán)境中使用,解決了許多行業(yè)多年來一直存在的技術(shù)難題,具有很大的市場需求。主要表現(xiàn)在以下幾個方面的應(yīng)用:
LNWqgIq +!D=SnBGs 1.城市建設(shè)中橋梁、大壩、油田等的干涉陀螺儀和光柵壓力傳感器的應(yīng)用。光纖傳感器可預(yù)埋在混凝土、碳纖維增強塑料及各種復(fù)合材料中,用于測試應(yīng)力松馳、施工應(yīng)力和動荷載應(yīng)力,從而評估橋梁短期施工階段和長期營運狀態(tài)的結(jié)構(gòu)性能。
+?ws !LgF \z&03@Sw 2.在電力
系統(tǒng),需要測定溫度、電流等參數(shù),如對高壓變壓器和大型電機的定子、轉(zhuǎn)子內(nèi)的溫度檢測等,由于電類傳感器易受電磁場的干擾,無法在這類場合中使用,只能用光纖傳感器。分布式光纖溫度傳感器是近幾年發(fā)展起來的一種用于實時測量空間溫度場分布的高新技術(shù),分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)不僅具有普遍光纖傳感器的優(yōu)點,還具有對光纖沿線各點的溫度的分布傳感能力,利用這種特點我們可以連續(xù)實時測量光纖沿線幾公里內(nèi)各點溫度,定位
精度可達米的量級,測量精度可達1度的水平,非常適用大范圍交點測溫的應(yīng)用場合。
uv?8V@x2 CD*f4I#d 光纖傳感器的分類
`8.1&fBr v/QEu^C 光纖傳感器可分兩大類:一類是功能型(傳感型)傳感器;另一類是非功能性(傳光型)傳感器。
vQ?MM&6 Cij$GYkv 功能型傳感器是利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件,被測量對光纖內(nèi)傳輸?shù)墓膺M行調(diào)制,使傳輸?shù)墓獾膹姸、相位、頻率或偏振態(tài)等特性發(fā)生變化,現(xiàn)通過被調(diào)制走的傳導(dǎo)進行解調(diào),從而得出被測信號。
oNh68ON:c 9;}L{yve 光纖在其中不僅是導(dǎo)光媒質(zhì),而且也是敏感元件,光在光纖內(nèi)被測量調(diào)制,多采用多模光纖。
]t8{)r m4wPuW 優(yōu)點:結(jié)構(gòu)緊湊,靈敏度度。缺點:須用特殊光纖,成本高。典型例子:光纖陀螺、光纖水聽 器等。
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