当前位置: 首页 > 传感测量产品 > 工业传感器 > 光纤传感器

类型分类:
科普知识
数据分类:
光纤传感器

光纤传感器的组成:光纤传感器由那两部分组成

发布日期:2022-10-09 点击率:55


光纤传感器的组成:光纤传感器由那两部分组成

光纤传感器由光源、光纤和光探测器组成。光纤传感器的工作原理是将光源入射的光束经由光纤送入调制器,在调制器内与外界被测参数的相互作用, 使光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化,成为被调制的光信号。
经过光纤送入光电器件、经解调器后获得被测参数。整个过程中,光束经由光纤导入,通过调制器后再射出,其中光纤的作用首先是传输光束,其次是起到光调制器的作用。
扩展资料
特点:
一、灵敏度较高;
二、几何形状具有多方面的适应性,可以制成任意形状的光纤传感器;
三、可以制造传感各种不同物理信息(声、磁、温度、旋转等)的器件;
四、可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境;
五、而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。
光纤传感器的优点是与传统的各类传感器相比,光纤传感器用光作为敏感信息的载体,用光纤作为传递敏感信息的媒质,具有光纤及光学测量的特点,有一系列独特的优点。电绝缘性能好,抗电磁干扰能力强,非侵入性,高灵敏度,容易实现对被测信号的远距离监控,耐腐蚀,防爆,光路有可挠曲性,便于与计算机联接。

光纤传感器一般由三部分组成,除光纤之外,还必须有光源和光探测器两个重要部件

光纤传感器由光源、光纤和光探测器3部分组成,光纤传感器一般分为两大类,一类是传光型光纤传感器,也称为非功能型光纤传感器,另一类是传感性光纤传感器,也称为功能型光纤传感器,前者多使用多模光纤,而后者只能用单模光纤。
合熠 光纤传感器可以了解一下。

光纤传感器的基本结构由光源、传输光纤和光检测部分组成。考虑到光纤传输已经很简单,通常一套完整的光纤传感器主要由传感器和解调仪构成。
光源发出的光耦合进光纤,经光纤进入调制区;在调制区内外界被测参数作用于进入调制区内的光信号,使其光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化成为被调制的信号光:再经过光纤送入光检测器,光检测器对进来的光信号进行光电转换,输出电信号;最后对电信号进行信号处理而得到可用信号,从而获得被测参数。
需要光纤传感器可以了解下阿童木的。

光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光信号经过光纤送入调制器,使待测参数与进入调制区的光相互作用后,导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生变化,成为被调制的信号源,在经过光纤送入光探测器,经解调后,获得被测参数。光纤光缆相关产品一般使用菲尼特的。
光纤传感器的组成:光纤传感器由那两部分组成  第1张

光纤传感器的组成:光纤传感器的构成及工作原理

  光纤传感器是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤的)、光接收器、信号处理系统以及光纤构成。
  由光发送器发出的光经源光纤引导至敏感元件。这时,光的某一性质受到被测量的调制,已调光经接收光纤耦合到光接收器,使光信号变为电信号,最后经信号处理得到所期待的被测量。
  光是一种电磁波 E=Asin(ωt+ φ)
  式中,A为电场E的振幅矢量;ω为光波的振动频率;φ为光相位;t为光的传播时间。
  可见,只要使光的强度、偏振态(矢量A的方向)、频率和相位等参量之一随被测量状态的变化而变化,那么,通过对光的强度调制、偏振调制、频率调制或相位调制等进行解调,即可获得所需要的被测量的信息。

光纤传感器的组成:光纤传感器由那两部分组成  第2张

光纤传感器的组成:光纤传感器的组成结构及性能原理解析

描述
光纤传感器,顾名思义就是通过光纤进行传输信号的传感器,下面就为大家介绍一下它是什么样的。
1.简介
光纤传感器是伴随着光纤及光纤通信技术的发展而逐步形成的一种新型传感器。光纤传感器耐腐蚀、对介质的影响小、具有很强的抗电磁干扰能力,与传统的各类传感器相比,光纤传感器用光作为敏感信息的载体,用光纤作为传递敏感信息的媒质,具有光纤及光学测量的特点,这一新技术近年来在我国诸多领域得到了广泛的应用。
2.组成结构
光纤传感器网有三种基本构成,其中一个叫单点式传感器,是指一根光纤在这里仅仅起到传输的作用;另外一种叫多点式传感器,在这里一根光纤把很多传感器串起来,这样很多传感器可以共用光源实现网络性监测;再有就是智能光纤传感器。
3.原理
光纤传感器的基本工作原理是:首先将来自光源的光经过光纤送入调制器,使待测参数以及进入调制区的光相互作用之后,导致光的光学性质(例如光的强度、波长、频率、相位以及偏振态等)发生一定的变化,称为被调制的信号光,再经过光纤送入光探测器,利用被测量对光的传输特性施加的影响,完成测量,获得被测参数。
4.性能
光纤具有很多优异的性能,例如:具有抗电磁和原子辐射干扰的性能,径细、质软、重量轻的机械性能;绝缘、无感应的电气性能;耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等,它能够在人达不到的地方,或者对人有害的地区(如核辐射区),起到人的耳目的作用,而且还能超越人的生理界限,接收人的感官所感受不到的外界信息。
责任编辑;zl
打开APP阅读更多精彩内容

光纤传感器的组成:光纤传感器的组成结构,光纤传感器的应用及其优缺点

展开全文
传感技术是当今世界发展最为迅速的高新技术之一。新型传感器不仅追求高精度、大量程、高可靠、低功耗和微型化,并且向着集成化、多功能、智能化和网络化的方向发展,以满足工业、农业、国防和科研等各个领域的需求。光纤传感技术是20世纪70年代随着光纤技术和光通信技术的发展而迅速发展起来的。它代表了新一代传感技术的发展趋势。光纤传感器的产业已被国内外公认为最具有发展前途的高新技术产业之一,它以技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人所瞩目。
  光纤最早的出现的目的是用于传输光,在20世纪70年代初生产出低损耗光纤后,光纤用于长距离传递信息,是光纤通信的基石,也可以豪不夸张的说光纤也是现代信息社会的基石。由于光纤不仅可以作为光波的传输媒质,而且光波在光纤中传播的特征参量(振幅、相位、偏振态、波长等)会因外界因素(如温度、压力、应变、振动、声音、磁场、折射率、扭曲、等)的作用而间接或直接地发生变化,分析这些变化就可以得到外界作用的某些性质,从而可将光纤用作传感器元件来探测各种物理量、化学量和生物量,这就是光纤传感器的基本原理。

  光纤传感器的基本结构由光源、传输光纤和光检测部分组成。考虑到光纤传输已经很简单,通常一套完整的光纤传感器主要由传感器和解调仪构成。光源发出的光耦合进光纤,经光纤进入调制区;在调制区内外界被测参数作用于进入调制区内的光信号,使其光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化成为被调制的信号光:再经过光纤送入光检测器,光检测器对进来的光信号进行光电转换,输出电信号;最后对电信号进行信号处理而得到可用信号,从而获得被测参数。

  光纤传感器的组成结构
  光纤传感器网的三种基本构成
  光纤传感器网有三种基本构成,其中一个叫单点式传感器。一根光纤在这里仅仅起到传输的作用,另外一种叫多点式传感器,在这里一根光纤把很多传感器串起来,这样很多传感器可以共用光源实现网络性监测。再有就是智能光纤传感器。
  多点式光纤传感器,从外表看就是一节光栅,通过紫外线照射发现有周期性的间隔。当有光纤入射的时候,如果光纤的波长正好等于间隔的两倍,那么这个光波将会受到强烈的反射,而如果光纤受到温度变化或者应变等等,这个反射波长将会发生变化,这种传感器在一根光纤上可以做很多个,把它连接起来就可以用于各种各样的传感应用。
  因为光纤是软的,它可以两维、三维,所以横轴是空间的位置,纵轴是测量对象。这样一个传感网解决了什么问题呢?它解决了在什么位置上发生了什么事情,那个事情有多少个强度的问题,也就是提供了两维的信息。这就是智能光纤传感器所需要解决的问题,它有非常突出的特点要求,包括体积小、强度高、稳定性好,可植入材料中。抗电磁干扰、耐环境。
  光纤传感器已经成功应用于飞机结构监测。我们看到A-380和波音787,它们的特点是超过一半数量是碳纤维,比如说碳纤维符合树脂有几种缺失,一个是层与层之间的剥离,由于这种材料比较强,所以很难像铝合金材料那样实行碳酸检测,所以研究人员现在开始研究把光纤传感器埋到复合材料当中去,由于这种材料一层大概125微米的厚度,所以这种光纤传感器必须是特别细小的光纤传感器,大概直径在50个微米左右。
  我们说光纤传感器网可以成为安全安心社会的神经网。光纤传感器网可以用语光纤通讯网的诊断技术。光纤传感器网在安防方面已经有很多的应用,国内有很多企业在这方面开展了卓有成效的工作。
   光纤传感器的应用与其优缺点
   表1给出了各种光纤传感器的作用机理,应用领域以及优缺点。
  
  光纤传感器应用的注意事项
  1.光纤
  常见的光纤有阶跃型和梯度型多模光纤及单模光纤,选用光纤必须考虑以下因素:
  (1) 光纤的数值孔径NA
  从提高光源与光纤之间耦合效率的角度来看,要求用大的NA,但是NA越大,光纤的模色散越严重,传输信息的容量就越小。但是大多数光纤传感器来讲,不存在信息容量的问题,光纤以最大孔径为宜,一般要求是:0.2≤NA《0.4。
  (2) 光纤传输损耗
  传输损耗是光纤的最重要的光学特性,很大程度上决定了远距离光纤通信中继站的跨越,但是光纤传感器系统中,大部分距离都比较短,长者不足4M,短的只有几毫米。特别是作为敏感元件的特殊光纤,可放宽传输损耗的要求,一般损耗《10dB/km的光纤均可采用。
  (3) 色散
  色散是影响光纤信息容量的重要参量,如前所讲,可放宽这方面的要求。
  (4) 光纤的强度
  对传感器而言,都毫无例外的都要求较强的强度。
  2.光源
  (1) 白炽光源
  白炽光源的辐射近似为黑体辐射。其优点是:价格低廉,容易获得,使用方便,但在传感器中使用,由于辐射密度比较小,故只能与光纤束和粗芯阶跃光纤配合使用。缺点是稳定性比较差,寿命短。
  (2) 气体激光器
  高相干性光源,容易实现单模工作,线性非常窄;辐射密度比较高,与单模光纤耦合效率高;噪声比较小。
  (3) 固体激光器
  现在主要用固态铷离子激光器等,优点是体积小,坚固耐用、高效率、高辐射密度。光谱均匀而且比较窄,缺点是相干性和频率稳定性不如气体激光器。
  (4) 半导体激光器
  是光纤传感器的重要光源,主要LED,优点是体积小巧、坚固耐用、寿命长、可靠性高、辐射密度适中、电源简单。
  光源很多,对光源的基本要求是一致的,必须使具有适当特性的、功率足够大的光达到检测器,以确保检测系统有足够大的信噪比,遵循原则为:选择辐射足够强的光源,要求在敏感元件的工作波长上有最大的辐射功率;光源必须与光纤匹配,以获得最好的耦合率;光源的稳定性要好,能在长期的室温下工作。
  3.光电探测器
  光电探测器是光电检测中不可缺少的器件,把光信号转变为电信号。选择准则:在工作波段内灵敏度要高;有检测器引入的噪声一定要小,因此要选用暗电流、漏电流和并联电导尽可能小的器件;可靠性高、稳定性好;尺寸小、便于组装、容易与光纤耦合;偏压或偏流不宜过高;价格低廉。

下一篇: PLC、DCS、FCS三大控

上一篇: 电气控制线路图控制原

推荐产品

更多