光纖傳感器的原理是把來自光源的光通過光纖送入調制器,用待測參數與進入調制區(qū)的光相互作用以后,導致光的光學性質(如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等)發(fā)生改變,變成被調制的信號光,再經過光纖送入光探測器,經解調器解調后,獲得被測參數。
光纖傳感器可以分為兩類:第一是用光纖的性質隨被測物理量而變化。第二是用光線進行傳輸的傳感器。如果將光纖置于聲場中,就要光纖芯線的折射率隨聲壓而變化。把這種折射率的變化作為穿過光纖中的光的相位變化檢出,根據所檢出的相位變化,能過知道聲場的強度。
同時光纖傳感器在其他檢測技術上都有著很重要的作用:光纖傳感器測量位移,工作過程:光源發(fā)出的光耦合導入射光纖,光在光纖中傳輸到光纖另一端并發(fā)射出去,光在千分尺側量端端面被發(fā)射回來并由反射光纖照射到光電晶體管上,光電晶體管將光量變成電量輸出,再將放大顯示到數字電壓表或示波器上。輸出量的大小與反射光量大小成正比,而反射光量的大小又與光纖出射端面距千分尺測量端面遠近成正比。光纖傳感器還會測量振動頻率,它由Y形光纖光源光電探測器振動機構等部分組成。把這個裝置對工作時光量傳輸過程與前面位移測量基本相同,不同的是鏡面與光纖傳感器端面間距離變化手振動機構控制。在振幅不變情況下,改變振動頻率,在數字電壓表上可以得到一系列與振動頻率相對應的電壓值。光纖傳感器同樣可以測量速度,光源發(fā)出的光由入射光纖傳輸并投射到轉盤的反射鏡上,接著將光反射回光纖并出射到光電器件上。當反射鏡隨轉盤旋轉時,位置發(fā)生周期性變化,則光電器件的輸出信號也周期性變化,這個變化周期就是轉盤的旋轉速度,這樣就實現了轉速測量。
現在,光纖傳感器在航天技術(飛機及航天器各部位壓力測量、溫度測量、陀螺等)、航海(聲納等)、石油開采(液面高度、流量測量、二相流中空隙度的測量)、電力傳輸(高壓輸電網的電流測量、電壓測量)、核工業(yè)(放射劑量測量、原子能發(fā)電站泄露劑量監(jiān)測)、醫(yī)療(血液流速測量、血壓及心音測量)、科學研究(地球自轉)等眾多領域都得到了廣泛應用。光纖傳感器的迅猛發(fā)展開始于1977年到現在已經研制出多種光纖傳感器,光纖有很多優(yōu)點用它制作的光纖傳感器與傳統傳感器相比也有很多特點:抗電磁干擾能力強、高靈敏度、耐腐蝕、可繞曲、體積小、結構簡單、以及與光纖傳輸線路相容等。光纖傳感器可用于位移、震動、轉動、壓力、彎曲、應變、速度、加速度、電流、磁場、電壓、濕度、溫度、聲場、流量、濃度、PH值等70多個物理量的測量而具有十分廣泛的應用潛力和發(fā)展前景。
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