什么是光纖傳感器?這兩種光纖傳感器了解嗎
在這篇文章中,小編將對(duì)光纖傳感器的相關(guān)內(nèi)容和情況加以介紹以幫助大家增進(jìn)對(duì)它的了解程度,和小編一起來(lái)閱讀以下內(nèi)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(diào)制器、光探測(cè)器以及解調(diào)制器組成。其基本原理是將光源的光經(jīng)入射光纖送人調(diào)制區(qū),光在調(diào)制區(qū)內(nèi)與外界被測(cè)參數(shù)相互作用,使光的光學(xué)性質(zhì)(如強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位、偏正態(tài)等)發(fā)生變化而成為被調(diào)制的信號(hào)光,再經(jīng)出射光纖送入光探測(cè)器、解調(diào)器而獲得被測(cè)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(zhì),對(duì)被測(cè)信號(hào)的感覺(jué)是靠其它敏感元件來(lái)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(diào)制器是光譜變化的敏感元件或其它性質(zhì)的敏感元件。在傳感型光纖傳感器中光纖兼有對(duì)被測(cè)信號(hào)的敏感及光信號(hào)的傳輸作用,將信號(hào)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(duì)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(zhì)的材料來(lái)實(shí)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(jié)構(gòu)較復(fù)雜;傳感型光纖傳感器的結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單,可少用一些耦合器件,但對(duì)光纖的要求較高,往往需采用對(duì)被測(cè)信號(hào)敏感、傳輸特性又好的特殊光纖。
二、兩種光纖傳感器
1、位調(diào)制型光纖傳感器
基本原理是:在被測(cè)能量場(chǎng)的作用下,光纖內(nèi)的光波的相位發(fā)生變化,再用干涉測(cè)量技術(shù)將相位的變化轉(zhuǎn)換成光強(qiáng)的變化,從而檢測(cè)到待測(cè)的物理量。相位調(diào)制型光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)是具有極高的靈敏度,動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍大,同時(shí)響應(yīng)速度也快,其缺點(diǎn)是對(duì)光源要求比較高同時(shí)對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的精密度要求也比較高,因此成本相應(yīng)較高。目前主要的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋豪霉鈴椥?yīng)的聲、壓力或振動(dòng)傳感器;利用磁致伸縮效應(yīng)的電流、磁場(chǎng)傳感器;利用電致伸縮的電場(chǎng)、電壓傳感器;利用賽格納克效應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角速度傳感器等。
2、度調(diào)制型光纖傳感器
基本原理是待測(cè)物理量引起光纖中傳輸光光強(qiáng)的變化,通過(guò)檢測(cè)光強(qiáng)的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)量的測(cè)量。一恒定光源發(fā)出的一定強(qiáng)度的激光注入傳感頭,在傳感頭內(nèi),光在被測(cè)信號(hào)的作用下其強(qiáng)度發(fā)生了變化,即受到了外場(chǎng)的調(diào)制,使得輸出光強(qiáng)的包絡(luò)線與被測(cè)信號(hào)的形狀一樣,光電探測(cè)器測(cè)出的輸出電流也作同樣的調(diào)制,信號(hào)處理電路再檢測(cè)出調(diào)制信號(hào),就得到了被測(cè)信號(hào)。這類傳感器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、容易實(shí)現(xiàn),因此開(kāi)發(fā)應(yīng)用的比較早,現(xiàn)在已經(jīng)成功的應(yīng)用在位移、壓力、表面粗糙度、加速度、間隙、力、液位、振動(dòng)、輻射等的測(cè)量。強(qiáng)度調(diào)制的方式很多,大致可分為反射式強(qiáng)度調(diào)制、透射式強(qiáng)度調(diào)制、光模式強(qiáng)度調(diào)制以及折射率和吸收系數(shù)強(qiáng)度調(diào)制等等。一般反射式強(qiáng)度調(diào)制、透射式強(qiáng)度調(diào)制、折射率強(qiáng)度調(diào)制稱為外調(diào)制式,光模式稱為內(nèi)調(diào)制式。但是由于原理的限制,它易受光源波動(dòng)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(chǎng)合。
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