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連續(xù)性分布式光纖傳感器
在大型工程中,因為需要實時監(jiān)測,并且范圍較廣,所以主要使用的是連續(xù)性分布式光纖傳感器。 此外,城市管廊的信息化系統(tǒng)中,至少一半需要用到光纖,其系統(tǒng)動輒一公里幾千萬的造價,光纖系統(tǒng)即便在里面只占一小部分,也有很大的市場。目前城市管廊的監(jiān)控整體方案中光纖傳感占比并不高,代表城市有青島、珠海等。 從室溫到1800℃全程測溫的光纖溫度傳感器的系統(tǒng)主要包括端部摻雜的光纖傳感頭、 Y型石英光纖傳導(dǎo)束、 超高亮發(fā)光二極管(LED)及驅(qū)動電路、 光電探測器、熒光信號處理系統(tǒng)和輻射信號處理系統(tǒng)。 系統(tǒng)的工作原理為: 在低溫區(qū)(400℃以下), 輻射信號較弱, 系統(tǒng)開啟發(fā)光二極管(LED)使熒光測溫系統(tǒng)工作。 發(fā)光二極管發(fā)射調(diào)制的激勵光, 經(jīng)聚光鏡耦合到Y(jié)型光纖的分支端, 由Y型光纖并通過光纖耦合器耦合到光纖溫度傳感頭。 光纖傳感頭端部受激勵光激發(fā)而發(fā)射熒光, 熒光信號由光纖導(dǎo)出, 并通過光纖耦合器從Y型光纖的另一分支端射出, 由光電探測器接收。
敏感元件型或功能型光纖傳感器
因此,如果能測出通過光纖的光相位、光強(qiáng)變化,就可以知道被測物理量的變化。這類傳感器又被稱為敏感元件型或功能型光纖傳感器。激光器的點(diǎn)光源光束擴(kuò)散為平行波,經(jīng)分光器分為兩路,一為基準(zhǔn)光路,另一為測量光路。外界參數(shù)(溫度、壓力、振動等)引起光纖長度的變化和相位的光相位變化,從而產(chǎn)生不同數(shù)量的干涉條紋,對它的模向移動進(jìn)行計數(shù),就可測量溫度或壓等。
結(jié)構(gòu)型光纖傳感器原理,結(jié)構(gòu)型光纖傳感器是由光檢測元件(敏感元件)與光纖傳輸回路及測量電路所組成的測量系統(tǒng)。其中光纖僅作為光的傳播媒質(zhì),所以又稱為傳光型或非功能型光纖傳感器。
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(zhì),常采用單模光纖。光纖在其中僅起導(dǎo)光作用,光照在光纖型敏感元件上被測量調(diào)制。
優(yōu)點(diǎn):無需特殊光纖及其他特殊技術(shù),比較容易實現(xiàn),成本低。
缺點(diǎn):靈敏度較低。
根據(jù)被調(diào)制的光波的性質(zhì)參數(shù)不同,這兩類光纖傳感器都可再分為強(qiáng)度調(diào)制光纖傳感器、相位調(diào)制光纖傳感器、頻率調(diào)制光纖傳感器、偏振態(tài)調(diào)制光纖傳感器和波長調(diào)制光纖傳感器。
光纖傳感器中光纖本身就是敏感元件,直接接受外界的被測量。根據(jù)光纖在傳感器中的作用,可分為功能型光纖傳感器、非功能型光纖傳感器和拾光型光纖傳感器為功能型光纖傳感器。功能型光纖傳感器中的光纖本身可以感受被測量,光在光纖內(nèi)部傳遞時,被測量使光纖的特性發(fā)生變化,光信號被光纖測量、調(diào)制。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊、靈敏度高;缺點(diǎn)是需要使用特殊光纖,成本比較高,常見的應(yīng)用有光纖水聽器等。