光纤传感器的特点优势
2023.03.31
光纤传感器的特点优势
光纤传感器由光源、入射光纤、出射光纤、光调制器、光探测器和解调器组成。根据传感原理,光纤传感器能够分为两类:一类是光传输(非功能性)传感器,另一类是传感(功能性)传感器。在透光光纤传感器中,光纤仅用作光传输介质,被测信号的传感由其他灵敏元件完结。在这种传感器中,输出光纤和输入光纤是不连续的,它们之间的调制器是具有光谱改变或其他特性的灵敏元件。
传统光纤传感器的结构比较简单,能够少用一些耦合器材,但对光纤的要求较高,往往需要对被测信号有、灵敏度、传输特性好的专用光纤。根据光纤中光调制的原理,光纤传感器可分为强度调制、相位调制、偏振调制、频率调制、波长调制。到目前为止,光纤传感器能够丈量70多种物理量。
与传统传感器比较,光纤传感器具有高灵敏度、抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、实质安全、快速丈量速度、大信息容量、合适恶劣环境的独特优势:
(1)灵敏度高
由于光是一种波长极短的电磁波,通过光的相位便得到其光学长度。以光纤干涉仪为例,由于所使用的光纤直径很小,受到微小的机械 外力的作用或温度变化时其光学长度要发生变化,从而引起较大的相位变化
假设用10米的光纤,1℃的变化引起1000ard的相位变化,若能够检测出的较小相位变化为0.01ard,那么所能测出的较小温度变化为l0℃,可见其灵敏度之高。
(2)抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全
由于光纤传感器是利用光波传输信息,而光纤又是电绝缘、耐腐蚀的传输媒质,并且安全可靠,这使它可以方便有效地用于各种大型机电、石油化工、矿井等强电磁干扰和易燃易爆等恶劣环境中。
(3)测量速度快
光的传播速度较快且能传送二维信息,因此可用于高速测量。对雷达等信号的分析要求具有极高的检测速率,应用电子学的方法难以实现,利用光的衍射现象的高速频谱分析便可解决。
(4)信息容量大
被测信号以光波为载体,而光的频率极高,所容纳的频带很宽,同一根光纤可以传翰多路信号。
(5)适用于恶劣环境
光纤是一种电介质,耐高压、耐腐蚀、抗电磁干扰,可用于其它传感器所不适应的恶劣环境中。此外,光纤传感嚣还具有质量轻、体积小、可绕曲、测量对象广泛、复用性好、成本低等特点。
光纤温度传感器是一类非常适合在很差环境下测量温度的光纤温度传感器,这种很差环境包括低温、核环境、微波和高强度的RF 等。即使在很差温度和不利的环境下,这类传感器依然能够提供高精度和可靠的温度测量。
光纤压力传感器是专为医疗领域涉及的小体积,高精度的传感器。广泛应用于心血管科、肠胃科、药物学等医疗领域。
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