光纤传感器及其类型及其应用介绍

在1960年,激光发明了激光,在本发明之后,研究人员已经表现出利益研究光纤通信系统进行感测,数据通信和许多其他应用的应用。爱游戏ayx冰球随后是光纤通信系统爱游戏ayx冰球已成为千兆和超越千兆位传输数据的最终选择。这种类型的光纤通信用于通过长途通信或计算机网络或局爱游戏ayx冰球域网传输数据,语音,遥测和视频。该技术使用光波通过将电子信号变为光来通过光纤传输数据。该技术的一些优异特性包括轻型,低衰减,较小的直径,长距离信号传输,传输安全性等。

光纤传感器
光纤传感器

重要的是,电信技术爱游戏ayx冰球改变了最近光纤技术的进步。最后一场革命出现为设计人员来结合生产结果光电设备用光纤通信设备制造光纤传感器。爱游戏ayx冰球与这些器件相关的许多组件通常是为光纤传感器应用而开发的。光纤传感器取代传统传感器的能力得到了提高。


光纤传感器

光纤传感器又称光纤传感器,采用光纤或传感元件。这些传感器被用来检测一些量,如温度、压力、振动、位移、旋转或化学物质的浓度。纤维在遥感领域有如此多的用途,因为它们在遥远的地方不需要电力,而且它们的体积很小。

光纤传感器是不敏感条件的至高无上的,包括噪音,高振动,极端热,潮湿和不稳定的环境。这些传感器可以轻松适用于小区域,无论需要柔性纤维都可以正确定位。波长偏移可以使用器件,光学频域反射测定来计算。光纤传感器的延迟可以使用诸如光学时域反射计的装置确定。

光纤传感器的框图
光纤传感器的框图

光纤传感器的总体框图如上所示。框图由光源(发光二极管、光纤、传感元件、光学探测器和末端处理器件(光谱分析仪、示波器)。这些传感器根据工作原理、传感器位置和应用分为三类。

光纤传感器系统的类型

这些传感器可以分类和解释如下:


1.根据传感器的位置,光纤传感器分为两类:

  • 内在的光纤传感器
  • 外部光纤传感器

固有型光纤传感器

在这种传感器中,传感是在纤维内部进行的。传感器依靠光纤本身的特性将环境作用转化为调制通过它的光束。在这里,光信号的物理性质之一可能是频率、相位、偏振的形式;强度。本特性光纤传感器最有用的特点是,它提供了长距离的分布式传感。本征光纤传感器的基本概念如下图所示。

固有型光纤传感器
固有型光纤传感器

外形光纤传感器

在外部型光纤传感器中,光纤可以用作显示给黑匣子的信息载体。根据到达黑匣子的信息,它产生光信号。黑匣子可以由镜子制成,气体或任何其他产生光信号的机制。这些传感器用于测量旋转,振动速度,位移,扭转,扭矩和加速度。主要的这些传感器的好处是他们能够到达那些无法到达的地方。

外形光纤传感器
外形光纤传感器

该传感器的最佳示例是飞机喷射发动机的内部温度测量,其使用光纤将辐射传递到位于发动机外部的辐射高温仪中。以同样的方式,这些传感器也可用于测量内部温度变形金刚。这些传感器为测量信号提供了极好的保护,以防止噪声腐蚀。下图是本征式光纤传感器的基本概念。

2.根据操作原理,光纤传感器分为三种类型:

  • 强度基于
  • 阶段基于
  • 基于偏振

基于强度的光纤传感器

基于强度的光纤传感器需要更多的光,这些传感器使用多模大芯光纤。图中展示了光强如何作为传感参数工作,以及这种布置如何使光纤作为振动传感器工作。当有振动时,插入的光从一端到另一端会发生变化,这将使测量振动振幅的智能化。

基于强度的光纤传感器

基于强度的光纤传感器

在图中,光纤和振动传感器的距离取决于后面部分的光强。这些传感器有很多限制,因为系统中的可变损耗不会发生在环境中。这些可变损失包括由于接头造成的损失、微观和宏观弯曲损失、由于接头连接造成的损失等。这些例子包括基于强度的传感器或微弯传感器和倏逝波传感器。

这些光纤传感器的优点包括成本低、可作为真正的分布式传感器执行、实现简单、可复用等。缺点包括光强度和相对测量值的变化等。

基于极化的光纤传感器

偏振光纤是一类重要的传感器。这个属性可以简单地由各种外部变量修改,因此,这些类型的传感器可用于测量一系列参数具有精确偏振特性的特殊光纤和其他组件已经发展出来。通常,这些被用于各种测量,通信和信号处理应用。爱游戏ayx冰球

基于极化的光纤传感器
基于极化的光纤传感器

基于极化的光纤传感器的光学设置如上所示。它通过通过偏振器从光源偏振光而成形。偏振光在45O到所选择的双折射偏振光保护纤维的选择轴上开始。纤维的该部分用作传感纤维。然后,在诸如应力或应变的任何外部干扰下改变两个偏振态之间的相位差。然后,根据外部干扰,通过考虑光纤下一端的输出偏振状态来改变输出极化,可以检测外部干扰。

相位光纤传感器

这些类型的传感器用于改变信息信号上的发射器光,其中信号被基于相位的光纤传感器观察。当一束光通过干涉仪时,光分成两束。其中一束暴露在传感环境中,另一束与传感环境隔离,作为参考。一旦两束分离的光束重新组合,它们就会相互妨碍。最常用的干涉仪有迈克尔逊干涉仪、马赫曾达干涉仪、萨尼亚克干涉仪、光栅干涉仪和偏振干涉仪。在这里,马赫曾达和迈克尔逊干涉仪如下所示。

相位光纤传感器
相位光纤传感器

这是两种干涉仪的异同。在相似性方面,迈克尔逊干涉仪通常被认为是折叠马赫曾德干涉仪。迈克尔逊干涉仪的配置只需要一个光纤耦合器。因为光通过两次传感光纤和参考光纤,每单位长度光纤的光学相移增加了一倍。因此,迈克尔逊基本上可以有更好的灵敏度。迈克尔逊的另一个明显的优点是,传感器可以只用一根光纤在源和源探测器模块之间进行询问。但是,迈克尔逊干涉仪需要一个高质量的反射镜

3.根据应用,光纤传感器可分为三类

  • 化学传感器
  • 物理传感器
  • 生物医学传感器

化学传感器

化学传感器是一种将化学信息以可测量的物理信号的形式进行转换的装置,这种物理信号与某种化学物质的浓度有关。化学传感器是分析仪的重要组成部分,可能包括一些执行以下功能的设备:信号处理、采样和数据处理。分析器可能是自动化系统的重要组成部分。

化学传感器
化学传感器

根据采样计划的分析仪作为时间的函数的工作起着监测的作用。这些传感器包括两个功能单元:受体和传感器。在感受器部分,化学信息被转换成可以被传感器测量的能量。在传感器部分,化学信息被转换成分析信号,它不显示灵敏度。

物理传感器

物理传感器是根据物理效应和性质而制造的一种装置。这些传感器用于提供有关系统物理特性的信息。这类传感器主要用传感器如光电传感器,压电传感器,金属阻力应变传感器和半导体压电传感器。

生物医学传感器

生物医学传感器是一种电子设备,用于将生物医学领域的各种非电量传送到易于检测的电量。由于这个原因,这些传感器包含在医疗保健分析中。这种传感技术是收集人类病理和生理信息的关键。

生物医学传感器
生物医学传感器

光纤传感器的应用

光纤传感器用于各种应用范围,例如

  • 物理特性的测量,如温度,位移,速度,应变在任何尺寸或形状的结构中。
  • 实时,监测健康的物理结构。
  • 建筑物,桥梁,隧道,水坝,传统结构。
  • 夜视相机,电子安全系统、车辆局部放电检测及车轮载荷测量。

因此,概述光纤传感器并对其应用进行了讨论。光纤传感器在远距离通信中具有体积小、重量轻、结构紧凑、灵敏度高、带宽宽等优点。爱游戏ayx冰球所有这些特性都充分利用了光纤作为传感器。除此之外,对于任何关于这个主题或基于传感器的项目思路,你可以在下面的评论区留言联系我们。

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