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        光纖傳感器的發展趨勢及應用

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        光纖傳感器的發展趨勢及應用

        基本工作原理及應用領域

        光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經過光纖送入調制器,使待測參數與進入調制區的光相互作用后,導致光的光學性質(如光的強度、波長、頻率、相位、偏正態等)發生變化,稱為被調制的信號光,在經過光纖送入光探測器,經解調后,獲得被測參數。

        光纖傳感器的應用于對磁、聲、壓力、溫度、加速度、陀螺、位移、液面、轉矩、光聲、電流和應變等物理量的測量。光纖傳感器的應用范圍很廣,幾乎涉及國民經濟和國防上所有重要領域和人們的日常生活,尤其可以安全有效地在惡劣環境中使用,解決了許多行業多年來一直存在的技術難題,具有很大的市場需求。主要表現在以下幾個方面的應用:

        ● 城市建設中橋梁、大壩、油田等的干涉陀螺儀和光柵壓力傳感器的應用。光纖傳感器可預埋在混凝土、碳纖維增強塑料及各種復合材料中,用于測試應力松馳、施工應力和動荷載應力,從而評估橋梁短期施工階段和長期營運狀態的結構性能。

        ● 在電力系統,需要測定溫度、電流等參數,如對高壓變壓器和大型電機的定子、轉子內的溫度檢測等,由于電類傳感器易受電磁場的干擾,無法在這類場合中使用,只能用光纖傳感器。分布式光纖溫度傳感器是近幾年發展起來的一種用于實時測量空間溫度場分布的高新技術,分布式光纖溫度傳感系統不僅具有普遍光纖傳感器的優點,還具有對光纖沿線各點的溫度的分布傳感能力,利用這種特點我們可以連續實時測量光纖沿線幾公里內各點溫度,定位精度可達米的量級,測量精度可達1度的水平,非常適用大范圍交點測溫的應用場合。

        光纖傳感器的分類

        光纖傳感器可分兩大類:一類是功能型(傳感型)傳感器;另一類是非功能性(傳光型)傳感器。

        功能型傳感器是利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件,被測量對光纖內傳輸的光進行調制,使傳輸的光的強度、相位、頻率或偏振態等特性發生變化,現通過被調制走的傳導進行解調,從而得出被測信號。
        光纖在其中不僅是導光媒質,而且也是敏感元件,光在光纖內被測量調制,多采用多模光纖。

        優點:結構緊湊,靈敏度度。缺點:須用特殊光纖,成本高。典型例子:光纖陀螺、光纖水聽器等。

        非功能型傳感器是利用其它敏感元件感受被測量的變化,光纖僅作為信息的傳輸介質,常采用單模光纖。光纖在其中僅起導光作用,光照在光纖型敏感元件上被測量調制。

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