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光纖傳感器結構原理及分類

作者: 時間:2010-01-18 來源:網(wǎng)絡 收藏

(1)根據(jù)中的作用
分為功能型、非功能型和拾光型三大類。
1)功能型(全型)光纖
利用對外界信息具有敏感能力和檢測能力的光纖(或特殊光纖)作傳感元件,將“傳”和“感”合為一體的傳感器。光纖不僅起傳光作用,而且還利用光纖在外界因素(彎曲、相變)的作用下,其光學特性(光強、相位、偏振態(tài)等)的變化來實現(xiàn)“傳”和“感”的功能。因此,傳感器中光纖是連續(xù)的。由于光纖連續(xù),增加其長度,可提高靈敏度。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/163320.htm

2)非功能型(或稱傳光型)光纖傳感器
光纖僅起導光作用,只“傳”不“感”,對外界信息的“感覺”功能依靠其他物理性質的功能元件完成。光纖不連續(xù)。此類光纖傳感器無需特殊光纖及其他特殊技術,比較容易實現(xiàn),成本低。但靈敏度也較低,用于對靈敏度要求不太高的場合。

3)拾光型光纖傳感器
用光纖作為探頭,接收由被測對象輻射的光或被其反射、散射的光。其典型例子如光纖激光多普勒速度計、輻射式光纖溫度傳感器等。


(2)根據(jù)光受被測對象的調制形式
形式:強度調制型、偏振調制、頻率調制、相位調制。
1)強度調制型光纖傳感器
是一種利用被測對象的變化引起敏感元件的折射率、吸收或反射等參數(shù)的變化,而導致光強度變化來實現(xiàn)敏感測量的傳感器。有利用光纖的微彎損耗;各物質的吸收特性;振動膜或液晶的反射光強度的變化;物質因各種粒子射線或化學、機械的激勵而發(fā)光的現(xiàn)象;以及物質的熒光輻射或光路的遮斷等來構成壓力、振動、溫度、位移、氣體等各種強度調制型光纖傳感器。
優(yōu)點:簡單、容易實現(xiàn),成本低。
缺點:受光源強度波動和連接器損耗變化等影響較大 。
2)偏振調制光纖傳感器
是一種利用光偏振態(tài)變化來傳遞被測對象信息的傳感器。有利用光在磁場中媒質內傳播的法拉第效應做成的電流、磁場傳感器;利用光在電場中的壓電晶體內傳播的泡爾效應做成的電場、電壓傳感器;利用物質的光彈效應構成的壓力、振動或聲傳感器;以及利用光纖的雙折射性構成溫度、壓力、振動等傳感器。這類傳感器可以避免光源強度變化的影啊,因此靈敏度高。
3)頻率調制光纖傳感器
是一種利用單色光射到被測物體上反射回來的光的頻率發(fā)生變化來進行監(jiān)測的傳感器。有利用運動物體反射光和散射光的多普勒效應的光纖速度、流速、振動、壓力、加速度傳感器;利用物質受強光照射時的喇曼散射構成的測量氣體濃度或監(jiān)測大氣污染的氣體傳感器;以及利用光致發(fā)光的溫度傳感器等。
4)相位調制傳感器
其基本是利用被測對象對敏感元件的作用,使敏感元件的折射率或傳播常數(shù)發(fā)生變化,而導致光的相位變化,使兩束單色光所產(chǎn)生的干涉條紋發(fā)生變化,通過檢測干涉條紋的變化量來確定光的相位變化量,從而得到被測對象的信息。通常有利用光彈效應的聲、壓力或振動傳感器;利用磁致伸縮效應的電流、磁場傳感器;利用電致伸縮的電場、電壓傳感器以及利用光纖賽格納克(Sagnac)效應的旋轉角速度傳感器(光纖陀螺)等。這類傳感器的靈敏度很高。但由于須用特殊光纖及高精度檢測系統(tǒng),因此成本高。

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