光纖傳感器原理與分類
光纖傳感技術(shù)測(cè)量范圍
光纖傳感技術(shù)的研究始于20世紀(jì)70年代, 是光電技術(shù)領(lǐng)域最活躍的分支之一。作為被測(cè)量信號(hào)載體的光波和作為光波傳播媒質(zhì)的光纖, 具有一系列獨(dú)特的、其他載體和媒質(zhì)難以相比的優(yōu)點(diǎn), 例如:具有抗電磁和原子輻射干擾的性能;徑細(xì)、質(zhì)軟、質(zhì)量輕的機(jī)械性能;絕緣、無感應(yīng)的電氣性能;耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學(xué)性能等。這些優(yōu)良性能使得光纖傳感器特別適用于易燃、易爆、空間嚴(yán)格受限制以及高溫、高壓、高濕、強(qiáng)電磁干擾等傳統(tǒng)電學(xué)傳感器不易發(fā)揮作用的場(chǎng)所及惡劣環(huán)境。光纖傳感技術(shù)可以對(duì)位移、速度、加速度、壓力、液位、流量、振動(dòng)、水聲、溫度、電壓、電流、磁場(chǎng)、濃度、核輻射、氣體組分等多達(dá)100多種物理參數(shù)進(jìn)行測(cè)量, 響應(yīng)時(shí)間快、精度和可靠性高。
光纖傳感器是利用光導(dǎo)纖維的傳光特性, 把被測(cè)量 (溫度、應(yīng)變、壓力、流量等) 轉(zhuǎn)換為光特性 (強(qiáng)度、相位、偏振態(tài)、頻率、波長(zhǎng)) 的傳感器。光纖傳感器構(gòu)成如圖1所示。其基本工作原理是將來自光源的光經(jīng)過入射光纖送入傳感元件, 光在傳感元件內(nèi)與外界被測(cè)量相互作用, 使光的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化而成為被調(diào)制的光信號(hào), 再經(jīng)出射光纖送入解調(diào)儀而獲得被測(cè)參數(shù)。
光纖傳感器的類型
光纖傳感器的種類繁多, 同一種參量可以用不同類型的傳感器來測(cè)量, 同一原理的傳感器又可以測(cè)量多種物理量。按照測(cè)量原理, 可將光纖傳感器分為強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器、相位調(diào)制型光纖傳感器、頻率調(diào)制型光纖傳感器、波長(zhǎng)調(diào)制型光纖傳感器、偏振態(tài)調(diào)制型光纖傳感器。按照測(cè)量范圍, 其又可分為點(diǎn)式光纖傳感器、準(zhǔn)分布式光纖傳感器、分布式光纖傳感器。