在這篇文章中,小編將對光纖傳感器的相關內容和情況加以介紹以幫助大家增進對它的了解程度,和小編一起來閱讀以下內容吧。
一、光纖傳感器
光纖傳感器由光源、入射光纖、出射光纖、光調制器、光探測器以及解調制器組成。其基本原理是將光源的光經(jīng)入射光纖送人調制區(qū),光在調制區(qū)內與外界被測參數(shù)相互作用,使光的光學性質(如強度、波長、頻率、相位、偏正態(tài)等)發(fā)生變化而成為被調制的信號光,再經(jīng)出射光纖送入光探測器、解調器而獲得被測參數(shù)。
光纖傳感器按傳感原理可分為兩類:一類是傳光型(非功能型)傳感器,另一類是傳感型(功能型)傳感器。在傳光型光纖傳感器中,光纖僅作為光的傳輸媒質,對被測信號的感覺是靠其它敏感元件來完成的,這種傳感器中出射光纖和入射光纖是不連續(xù)的,兩者之間的調制器是光譜變化的敏感元件或其它性質的敏感元件。在傳感型光纖傳感器中光纖兼有對被測信號的敏感及光信號的傳輸作用,將信號的“感”和“傳”合而為一,因此這類傳感器中光纖是連續(xù)的。
由于這兩種傳感器中光纖所起的作用不同,對光纖的要求也不同。在傳光型傳感器中光纖只起傳光的作用,采用通信光纖甚至普通的多模光纖就能滿足要求,而敏感元件可以很靈活地選用優(yōu)質的材料來實現(xiàn),因此這類傳感器的靈敏度可以做得很高,但需要較多的光耦合器件,結構較復雜;傳感型光纖傳感器的結構相對來說比較簡單,可少用一些耦合器件,但對光纖的要求較高,往往需采用對被測信號敏感、傳輸特性又好的特殊光纖。
二、兩種光纖傳感器
1、位調制型光纖傳感器
基本原理是:在被測能量場的作用下,光纖內的光波的相位發(fā)生變化,再用干涉測量技術將相位的變化轉換成光強的變化,從而檢測到待測的物理量。相位調制型光纖傳感器的優(yōu)點是具有極高的靈敏度,動態(tài)測量范圍大,同時響應速度也快,其缺點是對光源要求比較高同時對檢測系統(tǒng)的精密度要求也比較高,因此成本相應較高。目前主要的應用領域為:利用光彈效應的聲、壓力或振動傳感器;利用磁致伸縮效應的電流、磁場傳感器;利用電致伸縮的電場、電壓傳感器;利用賽格納克效應的旋轉角速度傳感器等。
2、度調制型光纖傳感器
基本原理是待測物理量引起光纖中傳輸光光強的變化,通過檢測光強的變化實現(xiàn)對待測量的測量。一恒定光源發(fā)出的一定強度的激光注入傳感頭,在傳感頭內,光在被測信號的作用下其強度發(fā)生了變化,即受到了外場的調制,使得輸出光強的包絡線與被測信號的形狀一樣,光電探測器測出的輸出電流也作同樣的調制,信號處理電路再檢測出調制信號,就得到了被測信號。這類傳感器的優(yōu)點是結構簡單、成本低、容易實現(xiàn),因此開發(fā)應用的比較早,現(xiàn)在已經(jīng)成功的應用在位移、壓力、表面粗糙度、加速度、間隙、力、液位、振動、輻射等的測量。強度調制的方式很多,大致可分為反射式強度調制、透射式強度調制、光模式強度調制以及折射率和吸收系數(shù)強度調制等等。一般反射式強度調制、透射式強度調制、折射率強度調制稱為外調制式,光模式稱為內調制式。但是由于原理的限制,它易受光源波動和連接器損耗變化等的影響,因此這種傳感器只能用于干擾源較小的場合。
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