光纤最早的呈现的意图是用于传输光,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,是光纤通信的柱石,也能够豪不夸大的说光纤也是现代信息社会的柱石。因为光纤不只能够作为光波的传输媒质,并且光波在光纤中传达的特征参量(振幅、相位、偏振态、波长等)会因外界要素(如温度、压力、应变、振荡、声响、磁场、折射率、歪曲、等)的效果而直接或直接地发作改动,剖析这些改动就能够得到外界效果的某些性质,然后可将光纤用作传感器元件来勘探各种物理量、化学量和生物量,这便是光纤传感器的根本原理。
光纤传感器的根本结构由光源、传输光纤和光检测部分组成。考虑到光纤传输现已很简略,一般一套完好的光纤传感器主要由传感器和解调仪构成。光源宣布的光耦合进光纤,经光纤进入调制区;在调制区内外界被测参数效果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、偏振态等发作改动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化,输出电信号;最终对电信号进行信号处理而得到可用信号,然后取得被测参数。
光纤传感器的组成结构
光纤传感器网的三种根本构成
光纤传感器网有三种根本构成,其间一个叫单点式传感器。一根光纤在这里仅仅起到传输的效果,别的一种叫多点式传感器,在这里一根光纤把许多传感器串起来,这样许多传感器能够共用光源完成网络性监测。再有便是智能光纤传感器。
多点式光纤传感器,从外表看便是一节光栅,经过紫外线照耀发现有周期性的距离。当有光纤入射的时分,假如光纤的波长正好等于距离的两倍,那么这个光波将会遭到激烈的反射,而假如光纤遭到温度改动或许应变等等,这个反射波长将会发作改动,这种传感器在一根光纤上能够做许多个,把它连接起来就能够用于各式各样的传感使用。
因为光纤是软的,它能够两维、三维,所以横轴是空间的方位,纵轴是丈量目标。这样一个传感网处理了什么问题呢?它处理了在什么方位上发作了什么作业,那个作业有多少个强度的问题,也便是供给了两维的信息。这便是智能光纤传感器所需求处理的问题,它有十分杰出的特色要求,包括体积小、强度高、稳定性好,可植入材猜中。抗电磁干扰、耐环境。
光纤传感器现已成功使用于飞机结构监测。咱们看到A-380和波音787,它们的特色是超越一半数量是碳纤维,比如说碳纤维契合树脂有几种缺失,一个是层与层之间的剥离,因为这种资料比较强,所以很难像铝合金资料那样实施碳酸检测,所以研讨人员现在开端研讨把光纤传感器埋到复合资料当中去,因为这种资料一层大约125微米的厚度,所以这种光纤传感器有必要是特别细微的光纤传感器,大约直径在50个微米左右。
咱们说光纤传感器网能够成为安全安心社会的神经网。光纤传感器网能够用语光纤通讯网的确诊技能。光纤传感器网在安防方面现已有许多的使用,国内有许多企业在这方面展开了行之有效的作业。
光纤传感器有哪些_常见的光纤传感器
1、强度调制型光纤传感器
根本原理是待测物理量引起光纤中传输光光强的改动,经过检测光强的改动完成对待丈量的丈量。一稳定光源宣布的强度为的光注入传感头,在传感头内,光在被测信号的效果下其强度发作了改动,即遭到了外场的调制,使得输出光强的包络线与被测信号的形状相同,光电勘探器测出的输出电流也作相同的调制,信号处理电路再检测出调制信号,就得到了被测信号。
这类传感器的长处是结构简略、本钱低、简略完成,因而开发使用的比较早,现在现已成功的使用在位移、压力、外表粗糙度、加速度、空隙、力、液位、振荡、辐射等的丈量。强度调制的方法许多,大致可分为反射式强度调制、透射式强度调制、光形式强度调制以及折射率和吸收系数强度调制等等。
2、相位调制型光纤传感器
根本原理是:在被测能量场的效果下,光纤内的光波的相位发作改动,再用干与丈量技能将相位的改动转化成光强的改动,然后检测到待测的物理量。相位调制型光纤传感器的长处是具有极高的灵敏度,动态丈量规模大,一起响应速度也快,其缺陷是对光源要求比较高一起对检测体系的精密度要求也比较高,因而本钱相应较高。
3、频率调制型光纤传感器
根本原理是使用运动物体反射或散射光的多普勒频移效应来检测其运动速度,即光频率与光接收器和光源间运动状况有关。当它们相对停止时,接收到光的振荡频率;当它们之间有相对运动时,接收到的光频率与其振荡频率发作频移,频移巨细与相对运动速度巨细和方向有关。
4、波长调制型光纤传感器
传统的波长调制型光纤传感器是使用传感探头的光谱特性随外界物理量改动的性质来完成的。
此类传感器多为非功能型传感器。在波长调制的光纤探头中,光纤仅仅简略的作为导光用,即把入射光送往丈量区,而将回来的调制光送往剖析器。光纤波长勘探技能的关键是光源和频谱剖析器的杰出功能,这关于传感体系的稳定性和分辨率起着决定性的影响。
5、散布式光纤传感器
散布式光纤传感器是选用共同的散布式光纤勘探技能,对沿光纤传输途径上的空间散布和随时刻改动信息进行丈量或监控的传感器。使用光波在光纤中传输的特性,可沿光纤长度方向接连的传感被丈量(如温度、压力、应力和应变等),光纤既是传感介质,又是被丈量的传输介质。它将传感光纤沿场排布,能够一起取得被测场的空间散布和随时刻的改动信息
6、偏振态调制型光纤传感器
根本原理是使用光的偏振态的改动来传递被测目标信息。
光波是一种横波,它的光矢量是与传达方向笔直的。假如光波的光矢量方向始终不变,仅仅它的巨细随相位改动,这样的光称为是线偏振光。光矢量与光的传达方向组成的平面为线偏振光的振荡面。
假如光矢量的巨细坚持不变,而它的方向绕传达方向均匀的滚动,光矢量结尾的轨道是一个圆,这样的光称为圆偏振光。假如光矢量的巨细和方向都在有规则的改动,且光矢量的结尾沿一个椭圆滚动,这样的光称为椭圆偏振光。
使用光波的偏振性质,能够制成偏振调制光纤传感器。在许多光纤体系中,尤其是包括单模光纤的那些体系,偏振起着重要的效果。许多物理效应都会影响或改动光的偏振状况,有些效应可引起双折射现象。所谓双折射现象便是关于光学性质随方向而异的一些晶体,一束入射光常分解为两束折射光的现象。光经过双折射媒质的相位推迟是输入光偏振状况的函数。
偏振态调制光纤传感器检测灵敏度高,可防止光源强度改动的影响,并且相对相位调制光纤传感器结构简略、且调整便利。其主要使用领域为:使用法拉第效应的电流、磁场传感器;使用泡尔效应的电场、电压传感器;使用光弹效应的压力、振荡或声传感器;使用双折射性的温度、压力、振荡传感器。