光纖傳感器是利用光導(dǎo)纖維的傳光特性,把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為光特性改變的傳感器。光纖傳感器主要由光源、入射光纖、出射光纖、光調(diào)制器、光探測(cè)器以及解調(diào)制器組成。其基本原理是將光源的光經(jīng)入射光纖送入調(diào)制區(qū)內(nèi),光在調(diào)制區(qū)內(nèi)與外界被測(cè)參數(shù)相互作用,使光的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化而成為被調(diào)制的信號(hào)光,再經(jīng)出射光纖送入光探測(cè)器、解調(diào)器而獲得被測(cè)參數(shù)。

如果按光在光纖中被調(diào)制的原理不同,可將光纖傳感器分為:強(qiáng)度調(diào)制型、相位調(diào)制型、偏振態(tài)調(diào)制型、頻率調(diào)制型、波長(zhǎng)調(diào)制型等。

光纖傳感器如果依據(jù)傳感原理還可分為傳光型傳感器和傳感型傳感器。在傳光型光纖傳感器中,光纖只是作為光的傳輸媒質(zhì),是依靠其它敏感元件來(lái)完成對(duì)被測(cè)信號(hào)感覺(jué)的,這種傳感器的出射光纖和入射光纖是不連續(xù)的,兩者之間的調(diào)制器是光譜變化的敏感元件或其它性質(zhì)的敏感元件。在傳感型光纖傳感器中光纖兼有對(duì)被測(cè)信號(hào)的敏感及光信號(hào)的傳輸作用,會(huì)將信號(hào)的“感”和“傳”結(jié)合起來(lái),所以這類傳感器中的光纖是連續(xù)的。

從基本原理來(lái)看,光纖傳感器會(huì)根據(jù)所測(cè)試的外部環(huán)境參數(shù)的變化來(lái)改變其傳播的光波的一個(gè)或幾個(gè)屬性,比如強(qiáng)度、相位、偏振狀態(tài)以及頻率等。非國(guó)定型C混合型光纖傳感器僅僅將光纖作為光波在設(shè)備與傳感元件之間的傳輸介質(zhì),而國(guó)定型光纖傳感器則將光纖本身作為傳感元件使用。

光纖主要由三個(gè)部分組成:纖芯(core),包層( cladding)和保護(hù)( ouffercoating)。其中包層能夠?qū)⒗w芯發(fā)出的雜散光波反射回纖芯中,以*光波在纖芯中具有較低的傳輸損耗。這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)原理是纖亢的光折射率比包層的折射率高,這樣光波從纖芯傳搔到包層的時(shí)候會(huì)發(fā)生全內(nèi)反射。較外面的保護(hù)層提供保護(hù)作用,避免外界環(huán)境或外力對(duì)光纖造成損壞。而且可以根據(jù)需要要強(qiáng)和保護(hù)程序的不同,使用多層保護(hù)層。

光纖傳感器是近幾年出現(xiàn)的新技術(shù),可以用來(lái)測(cè)量多種物理量,比如聲場(chǎng)、電場(chǎng)、壓力、溫度、角速度、加速度等,還可以完成現(xiàn)有測(cè)量技術(shù)難以完成的測(cè)量任務(wù)。在狹小的空間里,在強(qiáng)電磁干擾和高電壓的環(huán)境里,光纖傳感器都顯示出了獨(dú)特的能力。目前光纖傳感器已經(jīng)有70多種,大致上分成光纖自身傳感器和利用光纖的傳感器。

光纖傳感器的主要特點(diǎn)

光纖傳感器具有高靈敏度、耐高溫、可以抗電磁干擾,無(wú)電火花、高絕緣性、耐魔蝕、能在有毒的氣體和強(qiáng)輻射的現(xiàn)場(chǎng)工作,它的尺寸小具有撓曲的隨意性。因此廣泛用于軍事、電力工程、機(jī)械制造、石油化工、交通運(yùn)輸、核工程、計(jì)量以及醫(yī)學(xué)、生物工程等方面。

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