光纤传感器的工作原理是将光源发出的光通过光纤传输,在调制区与待测参数相互作用,使得光的光学性质发生变化,如光的强度、波长、频率、相位等。这些变化的光信号经过光纤传输到光探测器,通过解调得到被测参数。
光纤传感器具有很多显著优点。首先,它的灵敏度较高,能够检测出微小的变化。其次,光纤传感器的几何形状具有多方面的适应性,可以制成各种形状的传感器。第三,它可以测量各种不同的物理信息,如声、磁、温度、旋转等。第四,光纤传感器可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀等恶劣环境。最后,它还具有与光纤遥测技术的内在相容性。
光纤传感器的应用范围非常广泛。在工业领域,它可以用于检测液位、压力、形变、温度、流速、电流、磁场等。在科研领域,它可以用于测量声场、电场、压力、温度、角速度、加速度等物理量,以及完成现有测量技术难以完成的测量任务。
光纤传感器主要分为传光型、光强调制型、偏振调制型和相位调制型四种类型。传光型光纤传感器利用多模光导纤维传输光信号,通过检测光接受强度进行测量。光强调制型光纤传感器通过光纤的微弯变形改变光强度,从而引起光纤传输损耗的改变。偏振调制型光纤传感器利用单模光导纤维的偏振特性,如克尔效应和法拉第效应,来检测大电流、高电压。相位调制型光纤传感器利用干涉仪检测光导纤维中光程的变化,从而引起干涉条纹的变动。
光纤传感器是最近几年出现的新技术,可以用来测量多种物理量。与传统的传感器相比,光纤传感器在狭小的空间、强电磁干扰和高电压环境下表现出独特的能力。目前,光纤传感器已经有70多种,大致上分为光纤自身传感器和利用光纤的传感器。
所谓光纤自身的传感器,就是光纤自身直接接收外界的被测量。当光纤受到外界物理量的作用时,如长度、折射率、直径的变化,会导致光纤内传输的光在振幅、相位、频率、偏振等方面发生变化。测量臂传输的光与参考臂的参考光互相干涉(比较),使输出的光的相位(或振幅)发生变化,根据这个变化可检测出被测量的变化。
光纤传感器凭借其优异的性能和广泛的应用前景,正逐渐成为传感器领域的新宠。随着科技的不断发展,相信光纤传感器将在未来发挥更大的作用。通过光导纤维把输入变量转换成调制的光信号的传感器。光纤传感器的测量原理有两种:一种是被测参数引起光导纤维本身传输特性变化,即改变光导纤维环境如应变、压力、温度等,从而改变光导纤维中光传播的相位和强度,这时测量通过光导纤维的光相位或光强度变化,就可知道被测参数的变化;另一种是以激光器或发光二极管为光源,用光导纤维作为光传输通道,把光信号载送入或载送出敏感元件,再与其他相应敏感元件配合而构成传感器。前者属于物性型传感器,后者属于结构型传感器。这两种传感器在自动测量系统中都有应用。
概述
近年来,传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中,光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能,例如:抗电磁干扰和原子辐射的性能,径细、质软、重量轻的机械性能;绝缘、无感应的电气性能;耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等,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),起到人的耳目的作用,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。光纤传感器工作原理
光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器,使待测参数与进入调制区的光相互作用后,导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等)发生变化,称为被调制的信号光,在经过光纤送入光探测器,经解调后,获得被测参数。优点
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。
应用
光纤传感器应用:磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流和应变等物理量的测量。分类
① 传光型光纤传感器 以多模光导纤维来传输光信号,根据光接受强度不同进行测量,而对被测参数起检测作用的是其他敏感元件。这种传感器多用于工业检测液位、压力、形变、温度、流速、电流、磁场等。它的优点是性能稳定可靠,结构简单,造价低廉,缺点是灵敏度低。图1[ 光纤液位传感器]为光纤液位传感器的原理示意图。


