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光纖傳感器結(jié)構(gòu)原理及分類

光纖傳感器

光纖傳感器結(jié)構(gòu)原理以電為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)傳感器是一種把測(cè)量的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)的電信號(hào)的裝置。它的電源、敏感元件、信號(hào)接收和處理系統(tǒng)以及信息傳輸均用金屬導(dǎo)線連接，見圖(a)。光纖傳感器則是一種把被測(cè)量的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)的光信號(hào)的裝置。由光發(fā)送器、敏感元件(光纖或非光纖的)、光、信號(hào)處理系統(tǒng)以及光纖構(gòu)成。

由光發(fā)送器發(fā)出的光經(jīng)源光纖引導(dǎo)至敏感元件。這時(shí)，光的某一性質(zhì)受到被測(cè)量的調(diào)制，已調(diào)光經(jīng)接收光纖耦合到光，使光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，后經(jīng)信號(hào)處理得到所期待的被測(cè)量。

偏振調(diào)制光纖傳感器是一種利用光偏振態(tài)變化來傳遞被測(cè)對(duì)象

偏振調(diào)制光纖傳感器

是一種利用光偏振態(tài)變化來傳遞被測(cè)對(duì)象信息的傳感器。有利用光在磁場(chǎng)中媒質(zhì)內(nèi)傳播的法拉第效應(yīng)做成的電流、磁場(chǎng)傳感器；利用光在電場(chǎng)中的壓電晶體內(nèi)傳播的泡爾效應(yīng)做成的電場(chǎng)、電壓傳感器；利用物質(zhì)的光彈效應(yīng)構(gòu)成的壓力、振動(dòng)或聲傳感器；以及利用光纖的雙折射性構(gòu)成溫度、壓力、振動(dòng)等傳感器。這類傳感器可以避免光源強(qiáng)度變化的影啊，因此靈敏度高。

傳感器技術(shù)今后的發(fā)展方向

可靠性技術(shù)研究等方面。因此,必須加強(qiáng)技術(shù)研究和引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備,以提高整體水平。傳感器技術(shù)今后的發(fā)展方向可有幾方面:

1.加速開發(fā)新型敏感材料:通過微電子、光電子、生物化學(xué)、信息處理等各種學(xué)科,各種新技術(shù)的互相滲透和綜合利用,可望研制出一批基于新型敏感材料的先進(jìn)傳感器。

2.向發(fā)展:研制出靈敏度高、度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動(dòng)化的可靠性。

3.向微型化發(fā)展:通過發(fā)展新的材料及加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳感器微型化將是近十年研究的熱點(diǎn)。

4.向微功耗及無源化發(fā)展:傳感器一般都是非電量向電量的轉(zhuǎn)化,工作時(shí)離不開電源,開發(fā)微功耗的傳感器及無源傳感器是必然的發(fā)展方向。

5.向智能化數(shù)字化發(fā)展:隨著現(xiàn)代化的發(fā)展,傳感器的功能已突破傳統(tǒng)的功能,其輸出不再是一個(gè)單一的模擬信號(hào)(如0-10mV),而是經(jīng)過微電腦處理好后的數(shù)字信號(hào),有點(diǎn)甚至帶有控制功能,即智能傳感器。

分布式傳感器

分布式傳感器是可沿空間位置連續(xù)給出某一參量測(cè)量值的傳感器。它可給出大空間范圍內(nèi)某一參量沿構(gòu)件空間位置的連接分布值。其主要特征參量是空間分辨率和靈敏度。對(duì)于智能結(jié)構(gòu)這是一種十分重要的傳感器,目前有利用非線性光學(xué)效應(yīng)構(gòu)成的分布式光纖溫度傳感器、利用高雙折射光纖構(gòu)成的分布式光纖壓力傳感器等。

光纖傳感器的復(fù)用

由多個(gè)點(diǎn)式傳感器及(或)多個(gè)積分式傳感器和(或)多個(gè)分布式傳感器構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜的傳感系統(tǒng),稱為復(fù)用傳感系統(tǒng)或傳感器的復(fù)用。光纖傳感器較大的優(yōu)點(diǎn)是:可以利用現(xiàn)有的光纖局域網(wǎng)技術(shù),把多個(gè)傳感器連成一個(gè)復(fù)雜的傳感網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于構(gòu)件進(jìn)行大范圍多點(diǎn)、多參量測(cè)量,以滿足智能結(jié)構(gòu)的不同需要。