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發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:67
光纖傳感器由光源、光纖和光探測器組成。光纖傳感器的工作原理是將光源入射的光束經(jīng)由光纖送入調(diào)制器,在調(diào)制器內(nèi)與外界被測參數(shù)的相互作用, 使光的光學(xué)性質(zhì)如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化,成為被調(diào)制的光信號。
經(jīng)過光纖送入光電器件、經(jīng)解調(diào)器后獲得被測參數(shù)。整個過程中,光束經(jīng)由光纖導(dǎo)入,通過調(diào)制器后再射出,其中光纖的作用首先是傳輸光束,其次是起到光調(diào)制器的作用。
擴展資料
特點:
一、靈敏度較高;
二、幾何形狀具有多方面的適應(yīng)性,可以制成任意形狀的光纖傳感器;
三、可以制造傳感各種不同物理信息(聲、磁、溫度、旋轉(zhuǎn)等)的器件;
四、可以用于高壓、電氣噪聲、高溫、腐蝕、或其它的惡劣環(huán)境;
五、而且具有與光纖遙測技術(shù)的內(nèi)在相容性。
光纖傳感器的優(yōu)點是與傳統(tǒng)的各類傳感器相比,光纖傳感器用光作為敏感信息的載體,用光纖作為傳遞敏感信息的媒質(zhì),具有光纖及光學(xué)測量的特點,有一系列獨特的優(yōu)點。電絕緣性能好,抗電磁干擾能力強,非侵入性,高靈敏度,容易實現(xiàn)對被測信號的遠(yuǎn)距離監(jiān)控,耐腐蝕,防爆,光路有可撓曲性,便于與計算機聯(lián)接。
光纖傳感器一般由三部分組成,除光纖之外,還必須有光源和光探測器兩個重要部件
光纖傳感器由光源、光纖和光探測器3部分組成,光纖傳感器一般分為兩大類,一類是傳光型光纖傳感器,也稱為非功能型光纖傳感器,另一類是傳感性光纖傳感器,也稱為功能型光纖傳感器,前者多使用多模光纖,而后者只能用單模光纖。
合熠 光纖傳感器可以了解一下。
光纖傳感器的基本結(jié)構(gòu)由光源、傳輸光纖和光檢測部分組成。考慮到光纖傳輸已經(jīng)很簡單,通常一套完整的光纖傳感器主要由傳感器和解調(diào)儀構(gòu)成。
光源發(fā)出的光耦合進(jìn)光纖,經(jīng)光纖進(jìn)入調(diào)制區(qū);在調(diào)制區(qū)內(nèi)外界被測參數(shù)作用于進(jìn)入調(diào)制區(qū)內(nèi)的光信號,使其光學(xué)性質(zhì)如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化成為被調(diào)制的信號光:再經(jīng)過光纖送入光檢測器,光檢測器對進(jìn)來的光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,輸出電信號;最后對電信號進(jìn)行信號處理而得到可用信號,從而獲得被測參數(shù)。
需要光纖傳感器可以了解下阿童木的。
光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光信號經(jīng)過光纖送入調(diào)制器,使待測參數(shù)與進(jìn)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、偏振態(tài)等)發(fā)生變化,成為被調(diào)制的信號源,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)。光纖光纜相關(guān)產(chǎn)品一般使用菲尼特的。
光纖傳感器是一種把被測量的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y的光信號的裝置。由光發(fā)送器、敏感元件(光纖或非光纖的)、光接收器、信號處理系統(tǒng)以及光纖構(gòu)成。
由光發(fā)送器發(fā)出的光經(jīng)源光纖引導(dǎo)至敏感元件。這時,光的某一性質(zhì)受到被測量的調(diào)制,已調(diào)光經(jīng)接收光纖耦合到光接收器,使光信號變?yōu)殡娦盘枺詈蠼?jīng)信號處理得到所期待的被測量。
光是一種電磁波 E=Asin(ωt+ φ)
式中,A為電場E的振幅矢量;ω為光波的振動頻率;φ為光相位;t為光的傳播時間。
可見,只要使光的強度、偏振態(tài)(矢量A的方向)、頻率和相位等參量之一隨被測量狀態(tài)的變化而變化,那么,通過對光的強度調(diào)制、偏振調(diào)制、頻率調(diào)制或相位調(diào)制等進(jìn)行解調(diào),即可獲得所需要的被測量的信息。
描述
光纖傳感器,顧名思義就是通過光纖進(jìn)行傳輸信號的傳感器,下面就為大家介紹一下它是什么樣的。
1.簡介
光纖傳感器是伴隨著光纖及光纖通信技術(shù)的發(fā)展而逐步形成的一種新型傳感器。光纖傳感器耐腐蝕、對介質(zhì)的影響小、具有很強的抗電磁干擾能力,與傳統(tǒng)的各類傳感器相比,光纖傳感器用光作為敏感信息的載體,用光纖作為傳遞敏感信息的媒質(zhì),具有光纖及光學(xué)測量的特點,這一新技術(shù)近年來在我國諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
2.組成結(jié)構(gòu)
光纖傳感器網(wǎng)有三種基本構(gòu)成,其中一個叫單點式傳感器,是指一根光纖在這里僅僅起到傳輸?shù)淖饔茫涣硗庖环N叫多點式傳感器,在這里一根光纖把很多傳感器串起來,這樣很多傳感器可以共用光源實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性監(jiān)測;再有就是智能光纖傳感器。
3.原理
光纖傳感器的基本工作原理是:首先將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調(diào)制器,使待測參數(shù)以及進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用之后,導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)(例如光的強度、波長、頻率、相位以及偏振態(tài)等)發(fā)生一定的變化,稱為被調(diào)制的信號光,再經(jīng)過光纖送入光探測器,利用被測量對光的傳輸特性施加的影響,完成測量,獲得被測參數(shù)。
4.性能
光纖具有很多優(yōu)異的性能,例如:具有抗電磁和原子輻射干擾的性能,徑細(xì)、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(dá)不到的地方,或者對人有害的地區(qū)(如核輻射區(qū)),起到人的耳目的作用,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。
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傳感技術(shù)是當(dāng)今世界發(fā)展最為迅速的高新技術(shù)之一。新型傳感器不僅追求高精度、大量程、高可靠、低功耗和微型化,并且向著集成化、多功能、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展,以滿足工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科研等各個領(lǐng)域的需求。光纖傳感技術(shù)是20世紀(jì)70年代隨著光纖技術(shù)和光通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的。它代表了新一代傳感技術(shù)的發(fā)展趨勢。光纖傳感器的產(chǎn)業(yè)已被國內(nèi)外公認(rèn)為最具有發(fā)展前途的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一,它以技術(shù)含量高、經(jīng)濟效益好、滲透能力強、市場前景廣等特點為世人所矚目。
光纖最早的出現(xiàn)的目的是用于傳輸光,在20世紀(jì)70年代初生產(chǎn)出低損耗光纖后,光纖用于長距離傳遞信息,是光纖通信的基石,也可以豪不夸張的說光纖也是現(xiàn)代信息社會的基石。由于光纖不僅可以作為光波的傳輸媒質(zhì),而且光波在光纖中傳播的特征參量(振幅、相位、偏振態(tài)、波長等)會因外界因素(如溫度、壓力、應(yīng)變、振動、聲音、磁場、折射率、扭曲、等)的作用而間接或直接地發(fā)生變化,分析這些變化就可以得到外界作用的某些性質(zhì),從而可將光纖用作傳感器元件來探測各種物理量、化學(xué)量和生物量,這就是光纖傳感器的基本原理。
光纖傳感器的基本結(jié)構(gòu)由光源、傳輸光纖和光檢測部分組成。考慮到光纖傳輸已經(jīng)很簡單,通常一套完整的光纖傳感器主要由傳感器和解調(diào)儀構(gòu)成。光源發(fā)出的光耦合進(jìn)光纖,經(jīng)光纖進(jìn)入調(diào)制區(qū);在調(diào)制區(qū)內(nèi)外界被測參數(shù)作用于進(jìn)入調(diào)制區(qū)內(nèi)的光信號,使其光學(xué)性質(zhì)如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化成為被調(diào)制的信號光:再經(jīng)過光纖送入光檢測器,光檢測器對進(jìn)來的光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,輸出電信號;最后對電信號進(jìn)行信號處理而得到可用信號,從而獲得被測參數(shù)。
光纖傳感器的組成結(jié)構(gòu)
光纖傳感器網(wǎng)的三種基本構(gòu)成
光纖傳感器網(wǎng)有三種基本構(gòu)成,其中一個叫單點式傳感器。一根光纖在這里僅僅起到傳輸?shù)淖饔茫硗庖环N叫多點式傳感器,在這里一根光纖把很多傳感器串起來,這樣很多傳感器可以共用光源實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性監(jiān)測。再有就是智能光纖傳感器。
多點式光纖傳感器,從外表看就是一節(jié)光柵,通過紫外線照射發(fā)現(xiàn)有周期性的間隔。當(dāng)有光纖入射的時候,如果光纖的波長正好等于間隔的兩倍,那么這個光波將會受到強烈的反射,而如果光纖受到溫度變化或者應(yīng)變等等,這個反射波長將會發(fā)生變化,這種傳感器在一根光纖上可以做很多個,把它連接起來就可以用于各種各樣的傳感應(yīng)用。
因為光纖是軟的,它可以兩維、三維,所以橫軸是空間的位置,縱軸是測量對象。這樣一個傳感網(wǎng)解決了什么問題呢?它解決了在什么位置上發(fā)生了什么事情,那個事情有多少個強度的問題,也就是提供了兩維的信息。這就是智能光纖傳感器所需要解決的問題,它有非常突出的特點要求,包括體積小、強度高、穩(wěn)定性好,可植入材料中。抗電磁干擾、耐環(huán)境。
光纖傳感器已經(jīng)成功應(yīng)用于飛機結(jié)構(gòu)監(jiān)測。我們看到A-380和波音787,它們的特點是超過一半數(shù)量是碳纖維,比如說碳纖維符合樹脂有幾種缺失,一個是層與層之間的剝離,由于這種材料比較強,所以很難像鋁合金材料那樣實行碳酸檢測,所以研究人員現(xiàn)在開始研究把光纖傳感器埋到復(fù)合材料當(dāng)中去,由于這種材料一層大概125微米的厚度,所以這種光纖傳感器必須是特別細(xì)小的光纖傳感器,大概直徑在50個微米左右。
我們說光纖傳感器網(wǎng)可以成為安全安心社會的神經(jīng)網(wǎng)。光纖傳感器網(wǎng)可以用語光纖通訊網(wǎng)的診斷技術(shù)。光纖傳感器網(wǎng)在安防方面已經(jīng)有很多的應(yīng)用,國內(nèi)有很多企業(yè)在這方面開展了卓有成效的工作。
光纖傳感器的應(yīng)用與其優(yōu)缺點
表1給出了各種光纖傳感器的作用機理,應(yīng)用領(lǐng)域以及優(yōu)缺點。
光纖傳感器應(yīng)用的注意事項
1.光纖
常見的光纖有階躍型和梯度型多模光纖及單模光纖,選用光纖必須考慮以下因素:
(1) 光纖的數(shù)值孔徑NA
從提高光源與光纖之間耦合效率的角度來看,要求用大的NA,但是NA越大,光纖的模色散越嚴(yán)重,傳輸信息的容量就越小。但是大多數(shù)光纖傳感器來講,不存在信息容量的問題,光纖以最大孔徑為宜,一般要求是:0.2≤NA《0.4。
(2) 光纖傳輸損耗
傳輸損耗是光纖的最重要的光學(xué)特性,很大程度上決定了遠(yuǎn)距離光纖通信中繼站的跨越,但是光纖傳感器系統(tǒng)中,大部分距離都比較短,長者不足4M,短的只有幾毫米。特別是作為敏感元件的特殊光纖,可放寬傳輸損耗的要求,一般損耗《10dB/km的光纖均可采用。
(3) 色散
色散是影響光纖信息容量的重要參量,如前所講,可放寬這方面的要求。
(4) 光纖的強度
對傳感器而言,都毫無例外的都要求較強的強度。
2.光源
(1) 白熾光源
白熾光源的輻射近似為黑體輻射。其優(yōu)點是:價格低廉,容易獲得,使用方便,但在傳感器中使用,由于輻射密度比較小,故只能與光纖束和粗芯階躍光纖配合使用。缺點是穩(wěn)定性比較差,壽命短。
(2) 氣體激光器
高相干性光源,容易實現(xiàn)單模工作,線性非常窄;輻射密度比較高,與單模光纖耦合效率高;噪聲比較小。
(3) 固體激光器
現(xiàn)在主要用固態(tài)銣離子激光器等,優(yōu)點是體積小,堅固耐用、高效率、高輻射密度。光譜均勻而且比較窄,缺點是相干性和頻率穩(wěn)定性不如氣體激光器。
(4) 半導(dǎo)體激光器
是光纖傳感器的重要光源,主要LED,優(yōu)點是體積小巧、堅固耐用、壽命長、可靠性高、輻射密度適中、電源簡單。
光源很多,對光源的基本要求是一致的,必須使具有適當(dāng)特性的、功率足夠大的光達(dá)到檢測器,以確保檢測系統(tǒng)有足夠大的信噪比,遵循原則為:選擇輻射足夠強的光源,要求在敏感元件的工作波長上有最大的輻射功率;光源必須與光纖匹配,以獲得最好的耦合率;光源的穩(wěn)定性要好,能在長期的室溫下工作。
3.光電探測器
光電探測器是光電檢測中不可缺少的器件,把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴_x擇準(zhǔn)則:在工作波段內(nèi)靈敏度要高;有檢測器引入的噪聲一定要小,因此要選用暗電流、漏電流和并聯(lián)電導(dǎo)盡可能小的器件;可靠性高、穩(wěn)定性好;尺寸小、便于組裝、容易與光纖耦合;偏壓或偏流不宜過高;價格低廉。
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