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光纤传感器的功能类型有几种,根据光纤在传感器作用进行分类?

发布时间:2023-05-11 18:06:05人气:

  根据被测对象的调制形式,可分为强度调制型、偏振型、相位型和频率型。根据光是否干涉,可分为干涉型和非干涉型;根据是否能随着距离的增加而连续监测和测量,分为分布式和点分割式;根据光纤在传感器中的作用,可分为功能光纤(FF);非功能性光纤(NFF),也称为透光传输传感器。


  一、功能光纤传感器


  功能型光纤传感器利用光纤本身的特性,将光纤作为敏感元件。测量调制在光纤中传输的光,以改变传输光的强度、相位、频率或偏振状态。解调信号用于获得测量信号。光纤不仅是导光介质,也是敏感元件。光在光纤中被测量和调制,多模光纤是通用的。


  优点:结构紧凑,灵敏度高。

  缺点:需要特殊纤维,成本高。

  例子:光纤陀螺、光纤水听器等。


  二、非功能性光纤传感器


  非功能性光纤传感器使用其他敏感元件来感测测量值的变化。光纤仅作为信息传输介质,多采用单模光纤。光纤只起光导的作用,对照射在光纤敏感元件上的光进行测量和调制。


  优点:光纤可用于电气隔离和数据传输,光纤传输的信号不受电磁干扰的影响。大多数实用的光纤传感器是不起作用的。


  光纤传感器是近年来兴起的一项新技术,可以用来测量各种物理量,如声场、电场、压力、温度、角速度、加速度等。,还可以完成现有测量技术难以实现的测量任务。在狭小的空间、强电磁干扰和高电压环境中,光纤传感器显示出独特的能力。光纤传感器有70多种,大致可以分为光纤传感器和使用光纤的传感器。


  所谓光纤自带传感器,是指光纤本身直接接收外部的测量数据。被测物理量会引起测量臂的长度、折射率和直径的变化,从而引起光纤中传输的光的振幅、相位、频率和偏振的变化。由测量臂传输的光与参考臂的参考光干涉(比较),导致输出光的相位(或振幅)的变化。基于这种变化,可以检测所测量的变化。光纤传输的相位对外界影响高度敏感,干涉可以用来检测10-4弧度的微小相位变化所对应的物理量。


  光纤传感器是一种利用光纤本身的传感器。当光纤受到很小的外力时,会发生轻微的弯曲,其光传输能力会发生很大的变化。声音是一种机械波,它对光纤的作用是使光纤弯曲,通过它可以得到声音的强度。光纤陀螺也是光纤传感器的一种。与激光陀螺相比,光纤陀螺灵敏度高、体积小、成本低。可用于飞机、舰船、导弹等高性能惯性导航系统。


  三、光纤布拉格光栅传感器


  光纤布拉格光栅传感器(FBS)是频率最高、量程最大的光纤传感器。这种传感器可以根据环境温度和应变的变化来改变反射光波的波长。光纤布拉格光栅(FBG)利用全息干涉法或相位掩模法,将一小段光敏光纤暴露在具有周期性强度分布的光波下。这样,光纤的光学折射率将根据照射光波的强度而永久改变。这种方法引起的光折射率的周期性变化称为光纤布拉格光栅。

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  当宽光谱光束传播到光纤布拉格光栅时,每一小段折射率发生变化的光纤只会反射特定波长的光。这个波长叫做布拉格波长。这一特性使得光纤布拉格光栅只反射特定波长的光波,而传播其他波长的光波。


  根据光纤在光纤传感器中的作用,可分为传感型和光传输型。t型光纤不仅起着传输光的作用,还是一种光电敏感元件。由于外界环境对光纤本身的影响,被测物理量通过光纤作用于传感器,使光波导的特性(光强、相位、偏振态、波长等。)被调制。光纤传感器分为光强调型、相位调制型、振动动态调制型和波长调制型。

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  透射式光纤传感器将被测物体的调制光信号输入光纤进行测量,然后在输出端进行光信号处理进行测量。这种类型的传感器有一个附加的光敏元件,它对要测量的物理量敏感。透光元件必须附着一个敏感元件,可以调制光纤传输的光,形成传感元件。


  光纤传感器重量轻,经久耐用,长期稳定性好,易于应用于建筑钢结构、混凝土等各种建筑材料的内部应力应变检测。


  光纤传感器的另一个主要类别是使用光纤的传感器。其结构大致如下:传感器位于光纤的末端,光纤只是光的传输线,将被测物理量转化为信号幅度、相位或振幅变化。光。在该传感器系统中,传统传感器与光纤相结合。光纤的引入使基于探头的遥测成为可能。这种光纤传输传感器应用广泛,使用方便,但精度略低于第一种传感器。

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