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中村講述光纖傳感器的原理

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中村講述光纖傳感器的原理

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湖南中村小課堂開課了!


第十九課-講述光纖傳感器的原理


一、簡單介紹

光纖傳感器是一種將被測對象的狀態(tài)轉變?yōu)榭蓽y的光信號的傳感器。光纖傳感器的工作原理是將光源入射的光束經(jīng)由光纖送入調制器,在調制器內(nèi)與外界被測參數(shù)的相互作用, 使光的光學性質如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化,成為被調制的光信號,再經(jīng)過光纖送入光電器件、經(jīng)解調器后獲得被測參數(shù)。整個過程中,光束經(jīng)由光纖導入,通過調制器后再射出,其中光纖的作用首先是傳輸光束,其次是起到光調制器的作用。


二、工作原理

光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調制器,使待測參數(shù)與進入調制區(qū)的光相互作用后,導致光的光學性質(如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等)發(fā)生變化,稱為被調制的信號光,再利用被測量對光的傳輸特性施加的影響,完成測量。

光纖傳感器的測量原理有兩種

(1)物性型光纖傳感器原理,物性型光纖傳感器是利用光纖對環(huán)境變化的敏感性,將輸入物理量變換為調制的光信號。其工作原理基于光纖的光調制效應,即光纖在外界環(huán)境因素,如溫度、壓力、電場、磁場等等改變時,其傳光特性,如相位與光強,會發(fā)生變化的現(xiàn)象。

因此,如果能測出通過光纖的光相位、光強變化,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。激光器的點光源光束擴散為平行波,經(jīng)分光器分為兩路,一為基準光路,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,對它的模向移動進行計數(shù),就可測量溫度或壓

(2)結構型光纖傳感器原理,結構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,所以又稱為傳光型或非功能型光纖傳感器。


三、性能

光纖具有很多優(yōu)異的性能,例如:具有抗電磁和原子輻射干擾的性能,徑細、質軟、重量輕的機械性能:絕緣、無感應的電氣性能;耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學性能等,它能夠在人達不到的地方,或者對人有害的地區(qū)(如核輻射區(qū)),起到人的耳目的作用,而且還能超越人的生理界限,接收人的感官所感受不到的外界信息。



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