光纤传感器厂家:五种光纤传感器的原理和应用

2022-05-14 122

  依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,经过检测光强的改动来实现被测丈量。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效果之下发生改动,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,而且由光电探测器丈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、易于实现等优点,因此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、振荡、辐射等的丈量,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、光形式强度调制,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,光学形式称为内调制。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,因此这种传感器只能在搅扰源较小的情况之下使用。

  2) 相位调制光纤传感器的基本原理是:在被测能量场的效果之下,光波在光纤之中的相位发生改动,然后经过干与技能将相位改动转化为光强的改动,从而检测出被测物理量。相位调制光纤传感器具有灵敏度高、动态丈量范围大、呼应速度快等优点。其缺点是对光源要求高,检测体系精度高,本钱相对较高。

  现在首要应用领域有: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使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。当它们相对停止时,接收到光的振荡频率;当它们间存在相对运动时,接收到的光频率随其振荡频率而移动,频率移动的巨细与相对运动速度的巨细和方向有关。

  因此,这种传感器首要用于丈量物体的运动速度。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,量子相互效果产生的布里渊和拉曼散射也是一种频率调制现象。它的首要应用是丈量流体的流量,以及其他使用物质遭到强光照射时的拉曼散射来丈量气体浓度或监测空气污染的气体传感器,以及使用光致发光的温度传感器。

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  4)偏振态调制光纤传感器

  基本原理是经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。假如光波的矢量方向一直相同,但其巨细随相位而改动,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荡面。假如光矢量的巨细坚持不变,而且其方向环绕传达方向均匀地旋转,则光矢量结尾的轨迹是一个圆,这种光称为圆偏振光。假如光矢量的巨细和方向有规律地改动,而且光矢量的结尾沿椭圆旋转,则这种光称为椭圆偏振光。

  依据光波的偏振特性,能够制造偏振调制光纤传感器。偏振态在许多光纤的体系之中起着重要的效果,特别是在含有单模光纤的体系之中。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。光经过双折射介质的相位延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,能够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。其首要应用领域有:使用法拉第效应的电流和磁场传感器;使用气泡效应的电场和电压传感器;使用光弹性效应的压力、振荡或声学传感器;使用双折射的温度、压力和振荡传感器。现在,它首要用于监测强电流。

  5) 波长调制光纤传感器

  使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效果。在波长调制型光纤探针之中,光纤被简略地用作光波导,即入射光被送到丈量区域,回来的调制光被送到剖析仪。光纤波长检测技能的关键是光源和光谱剖析仪的杰出性能,它对传感体系的稳定性和分辨率起着决定性的效果。

  光纤波长调制技能首要应用于医药、化工等领域。如人体血气剖析、pH值检测、指示剂溶液浓度化学剖析、磷光和荧光现象剖析、黑体辐射剖析和法布里边-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:光纤传感器厂家    www.jmleike.com 

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