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光纖傳感器的原理和特點
傳感器在我們生活中的應(yīng)用范圍很廣，種類也繁多，大到一輛汽車，小到一個智能手環(huán)，它們之中所含的傳感器，無不是人類智慧的結(jié)晶的體現(xiàn)。但本文并不談?wù)撨@些產(chǎn)品，下面是相關(guān)的知識，歡迎閱讀。
1，光纖傳感器的原理
光纖傳感器由光源、入射光纖、出射光纖、光調(diào)制器、光探測器以及解調(diào)制器組成。其基本原理是將光源的光經(jīng)入射光纖送人調(diào)制區(qū)，光在調(diào)制區(qū)內(nèi)與外界被測參數(shù)相互作用，使光的光學(xué)性質(zhì)(如強度、波長、頻率、相位、偏正態(tài)等)發(fā)生變化而成為被調(diào)制的信號光，再經(jīng)出射光纖送入光探測器、解調(diào)器而獲得被測參數(shù)。
光纖傳感器按傳感原理可分為兩類：一類是傳光型(非功能型)傳感器[2]，另一類是傳感型(功能型)傳感器[3]。在傳光型光纖傳感器中，光纖僅作為光的傳輸媒質(zhì)，對被測信號的感覺是靠其它敏感元件來完成的，這種傳感器中出射光纖和入射光纖是不連續(xù)的，兩者之間的調(diào)制器是光譜變化的敏感元件或其它性質(zhì)的敏感元件。在傳感型光纖傳感器中光纖兼有對被測信號的敏感及光信號的.傳輸作用，將信號的“感”和“傳” 合而為一，因此這類傳感器中光纖是連續(xù)的。
由于這兩種傳感器中光纖所起的作用不同，對光纖的要求也不同。在傳光型傳感器中光纖只起傳光的作用，采用通信光纖甚至普通的多模光纖就能滿足要求，而敏感元件可以很靈活地選用優(yōu)質(zhì)的材料來實現(xiàn)，因此這類傳感器的靈敏度可以做得很高，但需要較多的光耦合器件，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜;傳感型光纖傳感器的結(jié)構(gòu)相對來說比較簡單，可少用一些耦合器件，但對光纖的要求較高，往往需采用對被測信號敏感、傳輸特性又好的特殊光纖。到目前為止，實際中大多數(shù)采用前者，但隨著光纖制造工藝的改進(jìn)，傳感型光纖傳感器也必將得到廣泛的應(yīng)用。
按光在光纖中被調(diào)制的原理不同，光纖傳感器可分為：強度調(diào)制型、相位調(diào)制型、偏振態(tài)調(diào)制型、頻率調(diào)制型、波長調(diào)制型等。迄令為止，光纖傳感器能夠測定的物理量已達(dá)七十多種。
2光纖傳感器特點
與傳統(tǒng)的傳感器相比，光纖傳感器具有獨特的優(yōu)點：
(1) 靈敏度高
由于光是一種波長極短的電磁波，通過光的相位便得到其光學(xué)長度。以光纖干涉儀為例，由于所使用的光纖直徑很小，受到微小的機(jī)械外力的作用或溫度變化時其光學(xué)長度要發(fā)生變化，從而引起較大的相位變化。假設(shè)用1 0米的光纖，l℃的變化引起1000ard的相位變化，若能夠檢測出的最小相位變化為0.01ard，那么所能測出的最小溫度變化為l 0℃ ，可見其靈敏度之高。
(2) 抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、本質(zhì)安全
由于光纖傳感器是利用光波傳輸信息，而光纖又是電絕緣、耐腐蝕的傳輸媒質(zhì)，并且安全可靠，這使它可以方便有效地用于各種大型機(jī)電、石油化工、礦井等強電磁干擾和易燃易爆等惡劣環(huán)境中。
(3) 測量速度快
光的.傳播速度最快且能傳送二維信息，因此可用于高速測量。對雷達(dá)等信號
的分析要求具有極高的檢測速率，應(yīng)用電子學(xué)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。
(4) 信息容量大
被測信號以光波為載體，而光的頻率極高，所容納的頻帶很寬，同一根光纖可以傳輸多路信號。
(5)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，光纖傳感器還具有質(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。
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