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五种光纤传感器的原理及其应用
版块:电子商务   类型:普通   作者:小新   查看:477   回复:0   获赞:0   时间:2022-05-14 19:14:27
  根据调制光波的不同特性参数,光纤传感器可分为强度调制光纤传感器、相位调制光纤传感器、频率调制光纤传感器、偏振调制光纤传感器和波长调制光纤传感器。
  1) 强度调制型光纤传感器的基本原理是被测物理量引起光纤之中透射光强的改动,通过检测光强的改动来实现被测测量。稳定光源发出的强度为I的光被注入传感头。在传感头之中,光的强度在被测信号的作用之下发生改动,即被外场调制,使得输出光强度的包络与被测信号的形状相同,并且由光电探测器测量的输出电流也被同样的方式调制。信号处理电路检测到调制信号之后,得到被测信号的个数。
  这种传感器具有结构简略、本钱低、易于实现等长处,因而得到了较早的开发和应用。现在已成功地应用于位移、压力、外表粗糙度、加速度、空隙、力、液位、振动、辐射等的测量,强度调制方式有多种,大致可分为反射强度调制、透射强度调制、光方式强度调制,折射率和吸收系数强度调制等。一般来说,反射强度调制、透射强度调制和折射率强度调制称为外调制,光学方式称为内调制。但由于原理的局限性,简略遭到光源波动和接头损耗改动的影响,因而这种传感器只能在搅扰源较小的情况之下运用。
  2) 相位调制光纤传感器的基本原理是:在被测能量场的作用之下,光波在光纤之中的相位发生改动,然后通过干与技术将相位改动转化为光强的改动,然后检测出被测物理量。相位调制光纤传感器具有灵敏度高、动态测量规模大、照应速度快等长处。其缺陷是对光源要求高,检测系统精度高,本钱相对较高。
  现在首要应用范畴有:光弹性效应的声、压、振传感器;磁致弹性效应的电流、磁场传感器;电致弹性效应的电场、电压传感器;塞格纳克效应的旋转角速度传感器(光纤陀螺),等
  3)调频光纤传感器的基本原理是运用运动物体的多普勒频移效应检测反射或散射光的速度,即光频率与光接收机与光源间的运动状态有关。当它们相对中止时,接收到光的振动频率;当它们间存在相对运动时,接收到的光频率随其振动频率而移动,频率移动的大小与相对运动速度的大小和方向有关。
  因而,这种传感器首要用于测量物体的运动速度。还有一些其他的频率调制方法,如某些材料的吸收和荧光随外界参数频率的改动而改动,量子相互作用发生的布里渊和拉曼散射也是一种频率调制现象。它的首要应用是测量流体的流量,以及其他运用物质遭到强光照射时的拉曼散射来测量气体浓度或监测空气污染的气体传感器,以及运用光致发光的温度传感器。

光纤传感器厂家
  4)偏振态调制光纤传感器
  基本原理是通过光偏振态的改动来传输被测物体的信息。
  光波是一种横波,其光矢量与传达方向笔直。假设光波的矢量方向一向相同,但其大小随相位而改动,则这种光称为线偏振光。由光矢量和光传达方向组成的平面是线偏振光的振动面。假设光矢量的大小坚持不变,并且其方向盘绕传达方向均匀地旋转,则光矢量结束的轨道是一个圆,这种光称为圆偏振光。假设光矢量的大小和方向有规律地改动,并且光矢量的结束沿椭圆旋转,则这种光称为椭圆偏振光。
  根据光波的偏振特性,可以制造偏振调制光纤传感器。偏振态在许多光纤的系统之中起着重要的作用,特别是在含有单模光纤的系统之中。许多物理效应会影响或改动光的偏振态,有些效应会引起双折射。所谓双折射现象,是指某些晶体在不同方向之上具有不同的光学性质,一个入射光往往分解成两个折射光。光通过双折射介质的相位推迟是输入光偏振态的函数。
  偏振调制光纤传感器具有较高的检测灵敏度,可以防止光源强度改动的影响,与相位调制光纤传感器比较,结构简略,调节方便。其首要应用范畴有:运用法拉第效应的电流和磁场传感器;运用气泡效应的电场和电压传感器;运用光弹性效应的压力、振动或声学传感器;运用双折射的温度、压力和振动传感器。现在,它首要用于监测强电流。
  5) 波长调制光纤传感器
  运用传感器探头的光谱特性随外界物理量的改动来实现传统的波长调制光纤传感器。
  这些传感器大多不起作用。在波长调制型光纤探针之中,光纤被简略地用作光波导,即入射光被送到测量区域,回来的调制光被送到分析仪。光纤波长检测技术的关键是光源和光谱分析仪的杰出功能,它对传感系统的稳定性和分辨率起着决定性的作用。
  光纤波长调制技术首要应用于医药、化工等范畴。如人体血气分析、pH值检测、指示剂溶液浓度化学分析、磷光和荧光现象分析、黑体辐射分析和法布里面-珀罗滤波器等。现在,波长调制光纤传感器首要是指光纤布拉格光栅传感器。
  文章源自:http://www.jmleike.com

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