|
光纖傳感器的原理是把來自光源的光通過光纖送入調(diào)制器,用待測(cè)參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用以后,導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)(如光的強(qiáng)度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等)發(fā)生改變,變成被調(diào)制的信號(hào)光,再經(jīng)過光纖送入光探測(cè)器,經(jīng)解調(diào)器解調(diào)后,獲得被測(cè)參數(shù)。
光纖傳感器可以分為兩類:第一是用光纖的性質(zhì)隨被測(cè)物理量而變化。第二是用光線進(jìn)行傳輸?shù)膫鞲衅。如果將光纖置于聲場(chǎng)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(jù)所檢出的相位變化,能過知道聲場(chǎng)的強(qiáng)度。
同時(shí)光纖傳感器在其他檢測(cè)技術(shù)上都有著很重要的作用:光纖傳感器測(cè)量位移,工作過程:光源發(fā)出的光耦合導(dǎo)入射光纖,光在光纖中傳輸?shù)焦饫w另一端并發(fā)射出去,光在千分尺側(cè)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(shù)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(cè)量端面遠(yuǎn)近成正比。光纖傳感器還會(huì)測(cè)量振動(dòng)頻率,它由Y形光纖光源光電探測(cè)器振動(dòng)機(jī)構(gòu)等部分組成。把這個(gè)裝置對(duì)工作時(shí)光量傳輸過程與前面位移測(cè)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(dòng)機(jī)構(gòu)控制。在振幅不變情況下,改變振動(dòng)頻率,在數(shù)字電壓表上可以得到一系列與振動(dòng)頻率相對(duì)應(yīng)的電壓值。光纖傳感器同樣可以測(cè)量速度,光源發(fā)出的光由入射光纖傳輸并投射到轉(zhuǎn)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(dāng)反射鏡隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí),位置發(fā)生周期性變化,則光電器件的輸出信號(hào)也周期性變化,這個(gè)變化周期就是轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)速度,這樣就實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速測(cè)量。
現(xiàn)在,光纖傳感器在航天技術(shù)(飛機(jī)及航天器各部位壓力測(cè)量、溫度測(cè)量、陀螺等)、航海(聲納等)、石油開采(液面高度、流量測(cè)量、二相流中空隙度的測(cè)量)、電力傳輸(高壓輸電網(wǎng)的電流測(cè)量、電壓測(cè)量)、核工業(yè)(放射劑量測(cè)量、原子能發(fā)電站泄露劑量監(jiān)測(cè))、醫(yī)療(血液流速測(cè)量、血壓及心音測(cè)量)、科學(xué)研究(地球自轉(zhuǎn))等眾多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。光纖傳感器的迅猛發(fā)展開始于1977年到現(xiàn)在已經(jīng)研制出多種光纖傳感器,光纖有很多優(yōu)點(diǎn)用它制作的光纖傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比也有很多特點(diǎn):抗電磁干擾能力強(qiáng)、高靈敏度、耐腐蝕、可繞曲、體積小、結(jié)構(gòu)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(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、壓力、彎曲、應(yīng)變、速度、加速度、電流、磁場(chǎng)、電壓、濕度、溫度、聲場(chǎng)、流量、濃度、PH值等70多個(gè)物理量的測(cè)量而具有十分廣泛的應(yīng)用潛力和發(fā)展前景。
|