光纤传感器基本原理是什么
光纤传感器是一种使用光纤来检测或测量物理量的传感器。它们的工作原理是利用光纤的特性来传输信息。光纤传感器可以测量各种物理量,如温度、压力、拉力、应变等。
光纤传感器的基本结构包括光源、光纤和探测器。光源发出的光被引入光纤,随后被反射到探测器。光纤的特性决定了光信号在传输过程中的衰减,因此探测器可以测量光信号的强度。当物理量改变时,光纤的特性也会发生改变,从而影响光信号的强度。因此,通过测量光信号的强度,就可以间接测量物理量的变化。
光纤传感器的优点包括:可以在恶劣的环境中工作,因为光纤不会受到电磁干扰;可以在唯州高温或有毒环境中工作,因为光纤本身是无毒的;可以在爆炸危险场所中工作,因为光纤不会产生火花。此外,光纤传感器还具有很高的精度和稳定性。
光纤传感器的种类有很多,常见的有光纤拉力传感器、光纤应变传感器、光纤温度传感器和光纤压力传感器。
光纤拉力传感器通常由一根具有特殊力学特性的光纤组成,能够测量拉力的大小和方向。这种传感器可以用于检测各种工程结构的受力状态,如钢筋混凝土构件、钢构件和绳索等。指裂蔽
光纤应变传感器使用光纤测量物体的应变,这种传感器可以测量轻微的应变,因此可以用于结构健康监测、地震监测和航空航天等领域。
光纤温度传感器使用光纤测量温度,这种传感器的优点是可以远程测量温度,因此常用于工业、农业和医疗领域。
光纤压力传感器使用光纤测量压力,这种传感器的优点是可以远程测量压力,因此常用于航空航天、军事和医疗领域。
光纤传感器的应用范围很广,能够满足各种各样的测量需源烂求。它们在工业、农业、医疗、航空航天、地震监测和汽车等领域都有广泛应用。
【单】离子交换层析主要用于分离和纯化蛋白,常用介质是()。
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光纤传感器有哪些?分别用来测量什么?
光纤传感器可以分为两大类: 一类是功能型(传感型)传感器; 另一类是非功能型(传光型)传感器。
1.功能型传感器是利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件, 被测量对光纤内传输的光进行调制, 使传输的光的强度、相位、频率或偏振态等特性发生变化, 再通过对被调制过的信号进行解调, 从而得出被测信号。
光纤在其中不仅是导光媒质,而且也是敏感元件,光在光纤内受被测量调制,多采用多模光纤。
优点:结构紧凑、灵敏度高。
缺点:须用特殊光纤,成本高,
典型例子:光纤陀螺、光纤水听器等
2.非功能型传感器是利用其它敏感元件感受被测量的变化, 光纤仅作为信息的传输介质,常采用单模光纤。
光纤在其中仅起导光作用,光照在光纤型敏感元件上受被测量调制。
优点:无需特殊光纤及其他特殊技术,
比较容易实现,成本低。
缺点:灵敏度较低。
实用化的大都是非功能型的光纤传感器。
光纤传感器是最近几年出现的新技术,可以用来测量多种物理量,比如声场、电场、压力、温度、角速度、加速度等,还可以完成现有测量技术难以完成的测量任务。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独特的能力。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的传感器。
所谓光纤自身的传感器,就是光纤自身直接接收外界的被测量。外接的被测量物理量能够引起测量臂的长度、折射率、直径的变化,从而使得光纤内传输的光在振幅、相位、频率、偏振等方面发生变化。测量臂传输的光与参考臂的参考光互相干涉(比较),使输出的光的相位(或振幅)发生变化,根据这个变化就可检测出被测量的变化。光纤中传输的相位受外界影响的灵敏度很高,利用干涉技术能够检测出10的负4次方弧度的微小相位变化所对应的物理量。利用光纤的绕性和低损耗,能够将很长的光纤盘成直径很小的光纤圈,以增加利用长度,获得更高的灵敏度。
光纤声传感器就是一种利用光纤自身的传感器。当光纤受到一点很微小的外力作用时,就会产生微弯曲,而其传光能力发生很大的变化。声音是一种机械波,它对光纤的作用就是使光纤受力并产生弯曲,通过弯曲就能够得到声音的强弱。光纤陀螺也是光纤自身传感器的一种,与激光陀螺相比,光纤陀螺灵敏度高,体积小,成本低,可以用于飞机、舰船、导弹等的高性能惯性导航系统。如图就是光纤传感器涡轮流量计的原理。
光纤传感器流量计原理
另外一个大类的光纤传感器是利用光纤的传感器。其结构大致如下:传感器位于光纤端部,光纤只是光的传输线,将被测量的物理量变换成为光的振幅,相位或者振幅的变化。在这种传感器系统中,传统的传感器和光纤相结合。光纤的导入使得实现探针化的遥测提供了可能性。这种光纤传输的传感器适用范围广,使用简便,但是精度比第一类传感器稍低。
光纤在传感器家族中是后起之秀,它凭借着光纤的优异性能而得到广泛的应用,是在生产实践中值得注意的一种传感器。
近年来,传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中,光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能,例如:抗电磁干扰和原子辐射的性能,径细、质软、重量轻的机械性能;绝缘、无感应的电气性能;耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等,它能够在人达不到的地方(如高温区),或者对人有害的地区(如核辐射区),起到人的耳目的作用,而且还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。
光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器,使待测参数与进入调制区的光相互作用后,导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等)发生变化,称为被调制的信号光,在经过光纤送入光探测器,经解调后,获得被测参数。
光纤传感器优点:
灵敏度较高;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;可以制造传感各种不同物理信息(声、磁、温度、旋转等)的器件;可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境;而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。
光纤传感器应用:磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流和应变等物理量的测量。
光纤传感器凭借着其大量的优点已经成为传感器家族的后起之秀,并且在各种不同的测量中发挥着自己独到的作用,成为传感器家族中不可缺少的一员。 以上供参考!希望对你有所帮助!