简单介绍光纤传感器主要分为哪些类型?
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光纤最早是应用于光的传输,适合长距离传递信息,是现代信息社会光纤通信的基石。光波在光纤中传播的特征参量会因外界因素的作用而间接或直接地发生变化,由此光纤传感器就能分析探测这些物理量、化学量和生物量的变化。光纤传感器由光源、入射光纤、出射光纤、光调制器、光探测器以及解调制器组成。其基本原理是将光源的光经入射光纤送人调制区,光在调制区内与外界被测参数相互作用,使光的光学性质(如强度、波长、频率、相位、偏正态等)发生变化而成为被调制的信号光,再经出射光纤送入光探测器、解调器而获得被测参数。
根据光纤在传感器中的作用,光纤传感器分为功能型、非功能型和拾光型三大类。
功能型(全光纤型)光纤传感器,利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤(或特殊光纤)作传感元件,将“传”和“感”合为一体的传感器。光纤不仅起传光作用,而且还利用光纤在外界因素(弯曲、相变)的作用下,其光学特性(光强、相位、偏振态等)的变化来实现“传”和“感”的功能。因此,传感器中光纤是连续的。由于光纤连续,增加其长度,可提高灵敏度。
非功能型(或称传光型)光纤传感器,光纤仅起导光作用,只“传”不“感”,对外界信息的“感觉”功能依靠其他物理性质的功能元件完成。光纤不连续。此类光纤传感器无需特殊光纤及其他特殊技术,比较容易实现,成本低。但灵敏度也较低,用于对灵敏度要求不太高的场合。
拾光型光纤传感器,用光纤作为探头,接收由被测对象辐射的光或被其反射、散射的光。其典型例子如光纤激光多普勒速度计、辐射式光纤温度传感器等。
根据调制区与光纤的关系,可将调制分为三大类:
传光型光纤传感器也称非功能型光纤传感器或强度调制型光纤传感器,光纤主要起传输光波的作用,传光型光纤传感器主要由光源、光纤、光调制器、敏感元件、光电探测器、检测电路等组成。传光型光纤传感器的基本原理是待测物理量引起光纤中的传输光光强I变化,通过光强I的检测实现对待测物理量的测量。
传感型光纤传感器也称功能型光纤传感器,光纤既传光又传感,即还充当敏感元件。对于传感型光纤传感器而言,当光在光纤中传播时,被测物理量或外界因素作用在光纤上,使得光纤中传输光的振幅、相位、波长、偏振态等发生改变,此过程为光调制,调制后的光经光纤传输到光电探测器解调后转换成电信号输出。
传感型光纤传感器的原理比传光型光纤传感器的复杂得多,它利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤(或特殊光纤)作传感元件,将“传”和“感”合为一体的传感器。光纤不仅起传光作用,而且利用光纤在外界因素(弯曲、相变)的作用下,其光强、相位、偏振态等光学特性的变化来实现“传”和“感”的功能。此外,传感器中光纤是连续的,由于光纤连续,增加其长度,可提高灵敏度。传感型光纤传感器应用最多的是相位调制型光纤传感器或者干涉型光纤传感器,,即外界因素使光纤中传输光的相位变化,进而改变出射光(干涉光)的强度变化来达到测量目的。
拾光型光纤传感器
拾光型光纤传感器该类传感器用光纤作为探头,接收由被测对象辐射的光或被其反射、散射的光。其典型例子如光纤激光多普勒速度计、辐射式光纤温度传感器等。
光纤传感器按被测对象,又可分为光纤温度传感器、光纤位移传感器、光纤浓度传感器、光纤电流传感器、光纤流速传感器等。
光纤传感器按被调制的光波参数不同又可分为光强调制光纤传感器、相位调制光纤传感器、偏振调制光纤传感器和波长调制光纤传感器。