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【科技前沿科普】光纤传感器篇

作者:admin  更新时间:2017-10-15
【科技前沿科普】光纤传感器篇
光纤传感器的定义
  光纤传感器由光源、入射光纤、出射光纤、光调制器、光探测器以及解调制器组成。其基本原理是将光源的光经入射光纤送人调制区,光在调制区内与外界被测参数相互作用,使光的光学性质(如强度、波长、频率、相位、偏正态等)发生变化而成为被调制的信号光,再经出射光纤送入光探测器、解调器而获得被测参数。
  光纤传感器的分类
  光纤传感器按结构类型可分两大类:一类是功能型(传感型)传感器;另一类是非功能性(传光型)传感器。
  功能型传感器
  利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤(或特殊光纤)作为传感元件,对光纤内传输的光进行调制,使传输的光的强度、相位、频率或偏振态等特性发生变化,再通过被调制过的信号进行解调,从而得出被测信号。
  光纤在其中不仅是导光媒质,而且也是敏感元件,多采用多模光纤。
  优点:结构紧凑,灵敏度高。缺点:须用特殊光纤,成本高。典型例子:光纤陀螺、光纤水听器等。
  非功能型传感器
  是利用其它敏感元件感受被测量的变化,光纤仅作为信息的传输介质,常采用单模光纤。光纤在其中仅起导光作用,光照在光纤型敏感元件上被测量调制。
  优点:无需特殊光纤及其他特殊技术,比较容易实现,成本低。缺点:灵敏度较低。实用化的大都是非功能型的光纤传感器。
  光纤传感器的特点和优势
  光纤传感器有极高的灵敏度和精度、固有的安全性好、抗电磁干扰、高绝缘强度、耐腐蚀、集传感与传输于一体、能与数字通信系统兼容等优点。概括如下:
  1、高灵敏度
  2、轻细柔韧便于安装埋设
  3、电绝缘性及化学稳定性。光纤本身是一种高绝缘、化学性能稳定的物质,适用于电力系统及化学系统中需要高压隔离和易燃易爆等恶劣的环境中
  4、良好的安全性。光纤传感器是电无源的敏感元件,故应用于测量中时,不存在漏电及电击等安全隐患
  5、抗电磁干扰。一般情况下光波频率比电磁辐射频率高,因此光在光纤中传播不会受到电磁噪声的影响
  6、可分布式测量。一根光纤可以实现长距离连续测控,能准确测出任一点上的应变、损伤、振动和温度等信息,并由此形成具备很大范围内的监测区域,提高对环境的检测水平
  7、使用寿命长。光纤的主要材料是石英玻璃,外裹高分子材料的包层,这使得它具有相对于金属传感器更大的耐久性
  8、传输容量大。以光纤为母线,用传输大容量的光纤代替笨重的多芯水下电缆采集收纳各感知点的信息,并且通过复用技术,来实现对分布式的光纤传感器监测。