一、光纤传感器测量的基本原理是什么?光纤传感器分为几类?
光纤传感器原理:研究光在调制区内,外界信号与光的相互作用,即研究光被外界参数的调制原理.外界信号可能引起光的强度,波长,频率,相位,偏振态等光学性质的变化,从而形成不同的调制!
一般分为两大类:功能型传感器又称传感型传感器(FF),非功能型传感器又称传光型传感器(NFF)
二、光纤传感器的特点是什么?
光纤传感器的特点:
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。
附属说明:可以用来检测多种物理量,比如声场、电场、压力、振动、温度、加速度等,还可以完成现有检测工作中难以完成的检测任务。在狭小的空间里,在强电磁干扰和高电压的环境里,光纤传感器都显示出了超强的能力。目前光纤传感器已经有70多种,大致上分成光纤自身传感器和利用光纤传感器。近年来得到很好的发展,大多应用在低碳领域。在风力发电中,光纤传感工艺开始用于检测和优化风力发电风轮系统。作为发展最快的能源工艺,风轮的尺寸越来越大。这些风轮体积巨大,又安装在比较遥远的地点。监控工程师需要实时了解这些风轮的状态。因此,光纤传感器就能发挥其功效,帮助工程师了解风力发电机机组的运行情况。光纤传感器工艺耗能极低而且灵敏,特别在远距离传输中,信号稳定,受干扰小。这些特点使光纤传感器成为极端环境下的理想选择。
三、什么是传导型光纤传感器?
传导型光纤传感器,又称非功能性光纤传感器或非本征光纤传感器,指光纤仅作传输媒介的光纤传感器。
四、什么是光纤电流传感器?
光纤电流传感器指被测量为电流的光纤传感器。在实际应用中本征型光纤电流传感器不常见,用的较多的是非本征型光纤电流传感器(即光纤仅作传输媒介的光纤电流传感器),比如Anyway变频功率传感器就是一种非本征型光纤电流传感器。
五、光纤温度传感器的系统结构及工作原理
光纤温度传感器的结构原理有很多种。其基本系统结构如图。
光纤温度传感器,是一类利用在光线在光线中传输时,光的振幅、相位、频率、偏振态等随光纤温度变化而变化的原理制作的传感器。
光纤温度传感器一般分为两类:一类是光导纤维只起到传输光的作用,必须在光纤端面加装其它敏感元件才能构成新型传感器的传输型传感器;另一类是利用光导纤维本身具有的某种敏感功能而使光纤起测量温度的作用,属于功能型,光纤既感知信息,又传输信息。
传输型传感器:
根据几何光学理论(参照上图),当光线以某—较小的入射角,由折射率为n1的光密物质射向折射率为n2的光疏物质,则一部分入射光以折射角折射入光疏物质,其余部分以角度反射回光密物质。 当光线的入射角θ1增大到某一角度θc时,透射入光疏物质的折射光则沿界面传播,当入射角θ1>θc 时,光线不会透过其界面,而全部反射到光密物质内部,也就是说光被全反射。根据这个原理(参照下图),只要使光线射入光纤端面的光与光轴的夹角θ0小于一定值,则入射到光纤纤芯和包层界面的φ1角就满足大于临界角的条件,光线就射不出光纤的纤芯。光线在纤芯和包层的界面上不断地产生全反射而向前传播,光就能从光纤的一端以光速传播到另一端,这就是光纤传光的基本原理。
从光纤的传输原理可知,在特定条件下,光在光纤中不是沿着纤芯传递的,而是反复折射传递的。
这时纤芯、包层的密度,射入纤芯的外来光线都可以影响光在纤芯中传输的振幅、相位、频率、偏振态。而功能型的光纤传感器就是利用温度和这种影响的关系,做出的传感器。
例如:干涉式光纤温度传感器:(如下图 )来自激光器的光束被波导分成两路,分别经过 L1 和 L2 两条光纤后,在输出端重新合成。当温度变化时,两束光由于相位不同而发生干涉,干涉产生的光强按正弦规律周期性变化并与长度差 L2-L2 成正比 通过干涉式温度传感器光强的检测,可达到检测温度的目的。