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)傳感器是一種把測量的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y的電信號的裝置。它的電源、敏感元件、信號接收和處理系統(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量的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y的光信號的裝置。由光發(fā)送器、敏感元件(光纖或非光纖的)、光、信號處理系統(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，光的某一性質(zhì)受到被測量的調(diào)制，已調(diào)光經(jīng)接收光纖耦合到光，使光信號變?yōu)殡娦盘?，后?jīng)信號處理得到所期待的被測量。

相位調(diào)制傳感器其基本原理

相位調(diào)制傳感器

其基本原理是利用被測對象對敏感元件的作用，使敏感元件的折射率或傳播常數(shù)發(fā)生變化，而導(dǎo)致光的相位變化，使兩束單色光所產(chǎn)生的干涉條紋發(fā)生變化，通過檢測干涉條紋的變化量來確定光的相位變化量，從而得到被測對象的信息。通常有利用光彈效應(yīng)的聲、壓力或振動傳感器；利用磁致伸縮效應(yīng)的電流、磁場傳感器；利用電致伸縮的電場、電壓傳感器以及利用光纖賽格納克（Sagnac）效應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角速度傳感器（光纖陀螺）等。這類傳感器的靈敏度很高。但由于須用特殊光纖及檢測系統(tǒng)，因此成本高。

光纖用于光傳輸和信息通信，已經(jīng)十分廣泛，且它特別是適合長距離通信，但是除此之外，光纖還有另外一種用途：傳感器。

光線傳感器的特點：

測量速度快

光的傳播速度快且能傳送二維信息,因此可用于高速測量。對雷達等信號的分析要求具有極高的檢測速率，應(yīng)用電子學的方法難以實現(xiàn)，利用光的衍射現(xiàn)象的高速頻譜分析便可解決。

適用于惡劣環(huán)境

光纖是一種電介質(zhì),耐高壓、耐腐蝕、抗電磁干擾,可用于其它傳感器所不適應(yīng)的惡劣環(huán)境中。此外,光纖傳感囂還具有質(zhì)量輕、體積小、可繞曲、測量對象廣泛、復(fù)用性好、成本低等特點。

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

由多個點式傳感器及(或)多個積分式傳感器和(或)多個分布式傳感器構(gòu)成的一個復(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)點是:可以利用現(xiàn)有的光纖局域網(wǎng)技術(shù),把多個傳感器連成一個復(fù)雜的傳感網(wǎng)絡(luò)。對于構(gòu)件進行大范圍多點、多參量測量,以滿足智能結(jié)構(gòu)的不同需要。