技术文章

当前页面: 首页 >技术文章 >你不曾了解的光纤传感器,收藏!

你不曾了解的光纤传感器,收藏!

供稿:嘉准传感科技(湖南)有限公司 2020/7/29 16:53:44

0 人气:15

  • 关键词: 光纤传感器
  • 摘要:光纤传感器是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器。光纤最早是应用于光的传输,适合长距离传递信息,是现代信息社会光纤通信的基石。光波在光纤中传播的特征参量会因外界因素的作用而间接或直接地发生变化,由此光纤传感器就能分析探测这些物理量、化学量和生物量的变化。

光纤传感器是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器。

光纤最早是应用于光的传输,适合长距离传递信息,是现代信息社会光纤通信的基石。光波在光纤中传播的特征参量会因外界因素的作用而间接或直接地发生变化,由此光纤传感器就能分析探测这些物理量、化学量和生物量的变化。


光纤传感器 

光纤传感器由光源、入射光纤、出射光纤、光调制器、光探测器以及解调制器组成。其基本原理是将光源的光经入射光纤送人调制区,光在调制区内与外界被测参数相互作用,使光的光学性质(如强度、波长、频率、相位、偏正态等)发生变化而成为被调制的信号光,再经出射光纤送入光探测器、解调器而获得被测参数。

光纤传感器的分类

光纤传感器按结构类型可分两大类:一类是功能型(传感型)传感器;另一类是非功能性(传光型)传感器。

功能型传感器

利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤(或特殊光纤)作为传感元件,对光纤内传输的光进行调制,使传输的光的强度、相位、频率或偏振态等特性发生变化,再通过被调制过的信号进行解调,从而得出被测信号。


光纤在其中不仅是导光媒质,而且也是敏感元件,多采用多模光纤。

优点:结构紧凑,灵敏度高。缺点:须用特殊光纤,成本高。典型例子:光纤陀螺、光纤水听器等。

 非功能型传感器

是利用其它敏感元件感受被测量的变化,光纤仅作为信息的传输介质,常采用单模光纤。光纤在其中仅起导光作用,光照在光纤型敏感元件上被测量调制。


优点:无需特殊光纤及其他特殊技术,比较容易实现,成本低。缺点:灵敏度较低。实用化的大都是非功能型的光纤传感器。

光纤传感器的特点和优势

一、灵敏度较高;

二、几何形状具有多方面的适应性,可以制成任意形状的光纤传感器;

三、可以制造传感各种不同物理信息(声、磁、温度、旋转等)的器件;

四、可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境;

五、而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。

光纤传感器的优点是与传统的各类传感器相比,光纤传感器用光作为敏感信息的载体,用光纤作为传递敏感信息的媒质,具有光纤及光学测量的特点,有一系列独特的优点。电绝缘性能好,抗电磁干扰能力强,非侵入性,高灵敏度,容易实现对被测信号的远距离监控,耐腐蚀,防爆,光路有可挠曲性,便于与计算机联接。

传感器朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展,它能够在人达不到的地方(如高温区或者对人有害的地区,如核辐射区),起到人的耳目作用,而且还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。

分布式光纤传感器

分布式光纤传感技术是在70年代末提出的,它是随着现在光纤工程中仍应用十分广泛的光时域反射(OTDR)技术的出现而发展起来的。在这十几年里,产生了一系列分布式光纤传感机理和测量系统,并在多个领域得以逐步应用。目前,这项技术已成为光纤传感技术中最具前途的技术之一

分布式光纤传感器是采用独特的分布式光纤探测技术,对沿光纤传输路径上的空间分布和随时间变化信息进行测量或监控的传感器。利用光波在光纤中传输的特性,可沿光纤长度方向连续的传感被测量(如温度、压力、应力和应变等),光纤既是传感介质,又是被测量的传输介质。它将传感光纤沿场排布,可以同时获得被测场的空间分布和随时间的变化信息,

光纤传感器的应用

绝缘于污秽、磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流,光纤传感器可用于位移、震动、转动、压力、弯曲、应变、速度、加速度、电流、磁场、电压、湿度、温度、声场、流量、浓度、PH值和应变等物理量的测量。光纤传感器的应用范围很广,几乎涉及国民经济和国防上所有重要领域和人们的日常生活,尤其可以安全有效地在恶劣环境中使用,解决了许多行业多年来一直存在的技术难题,具有很大的市场需求。主要表现在以下几个方面的应用:

城市建设中桥梁、大坝、油田等的干涉陀螺仪和光栅压力传感器的应用。光纤传感器可预埋在混凝土、碳纤维增强塑料及各种复合材料中,用于测试应力松弛、施工应力和动荷载应力,从而评估桥梁短期施工阶段和长期营运状态的结构性能。

在电力系统,需要测定温度、电流等参数,如对高压变压器和大型电机的定子、转子内的温度检测等,由于电类传感器易受电磁场的干扰,无法在这类场合中使用,只能用光纤传感器。分布式光纤温度传感器是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术,分布式光纤温度传感系统不仅具有普遍光纤传感器的优点,还具有对光纤沿线各点的温度的分布传感能力,利用这种特点我们可以连续实时测量光纤沿线几公里内各点温度,定位精度可达米的量级,测量精度可达1度的水平,非常适用大范围交点测温的应用场合。

此外,光纤传感器还可以应用于铁路监控、火箭推进系统以及油井检测等方面。

光纤同时具备宽带、大容量、远距离传输和可实现多参数、分布式、低能耗传感的显著优点。光纤传感可以不断汲取光纤通信的新技术、新器件,各种光纤传感器有望在物联网中得到广泛应用。

审核编辑(王静)
更多内容请访问 嘉准传感科技(湖南)有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=41771)

手机扫描二维码分享本页

工控网APP下载安装

 

我来评价

评价:
一般