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光纖傳感器的發(fā)展趨勢及應(yīng)用

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光纖傳感器的發(fā)展趨勢及應(yīng)用

基本工作原理及應(yīng)用領(lǐng)域

光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經(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(qiáng)度、波長、頻率、相位、偏正態(tài)等)發(fā)生變化,稱為被調(diào)制的信號光,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)。

光纖傳感器的應(yīng)用于對磁、聲、壓力、溫度、加速度、陀螺、位移、液面、轉(zhuǎn)矩、光聲、電流和應(yīng)變等物理量的測量。光纖傳感器的應(yīng)用范圍很廣,幾乎涉及國民經(jīng)濟(jì)和國防上所有重要領(lǐng)域和人們的日常生活,尤其可以有效地在惡劣環(huán)境中使用,解決了許多行業(yè)多年來一直存在的技術(shù)難題,具有很大的市場需求。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面的應(yīng)用:

● 城市建設(shè)中橋梁、大壩、油田等的干涉陀螺儀和光柵壓力傳感器的應(yīng)用。光纖傳感器可預(yù)埋在混凝土、碳纖維增強(qiáng)塑料及各種復(fù)合材料中,用于測試應(yīng)力松馳、施工應(yīng)力和動(dòng)荷載應(yīng)力,從而評估橋梁短期施工階段和長期營運(yùn)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)性能。

● 在電力系統(tǒng),需要測定溫度、電流等參數(shù),如對高壓變壓器和大型電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子內(nèi)的溫度檢測等,由于電類傳感器易受電磁場的干擾,無法在這類場合中使用,只能用光纖傳感器。分布式光纖溫度傳感器是近幾年發(fā)展起來的一種用于實(shí)時(shí)測量空間溫度場分布的技術(shù),分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)不僅具有普遍光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn),還具有對光纖沿線各點(diǎn)的溫度的分布傳感能力,利用這種特點(diǎn)我們可以連續(xù)實(shí)時(shí)測量光纖沿線幾公里內(nèi)各點(diǎn)溫度,定位精度可達(dá)米的量級,測量精度可達(dá)1度的水平,非常適用大范圍交點(diǎn)測溫的應(yīng)用場合。

光纖傳感器的分類

光纖傳感器可分兩大類:一類是功能型(傳感型)傳感器;另一類是非功能性(傳光型)傳感器。

功能型傳感器是利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件,被測量對光纖內(nèi)傳輸?shù)墓膺M(jìn)行調(diào)制,使傳輸?shù)墓獾膹?qiáng)度、相位、頻率或偏振態(tài)等特性發(fā)生變化,現(xiàn)通過被調(diào)制走的傳導(dǎo)進(jìn)行解調(diào),從而得出被測信號。
光纖在其中不僅是導(dǎo)光媒質(zhì),而且也是敏感元件,光在光纖內(nèi)被測量調(diào)制,多采用多模光纖。

優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)緊湊,靈敏度度。缺點(diǎn):須用特殊光纖,成本高。典型例子:光纖陀螺、光纖水聽器等。

非功能型傳感器是利用其它敏感元件感受被測量的變化,光纖僅作為信息的傳輸介質(zhì),常采用單模光纖。光纖在其中僅起導(dǎo)光作用,光照在光纖型敏感元件上被測量調(diào)制。

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