依據調制光波的不同特性參數,光纖傳感器可分為強度調制光纖傳感器、相位調制光纖傳感器、頻率調制光纖傳感器、偏振調制光纖傳感器和波長調制光纖傳感器。
1) 強度調制型光纖傳感器的基本原理是被測物理量引起光纖之中透射光強的改動,經過檢測光強的改動來實現被測丈量。穩定光源發出的強度為I的光被注入傳感頭。在傳感頭之中,光的強度在被測信號的效果之下發生改動,即被外場調制,使得輸出光強度的包絡與被測信號的形狀相同,而且由光電探測器丈量的輸出電流也被同樣的方式調制。信號處理電路檢測到調制信號之后,得到被測信號的個數。
這種傳感器具有結構簡略、本錢低、易于實現等優點,因此得到了較早的開發和應用?,F在已成功地應用于位移、壓力、外表粗糙度、加速度、空隙、力、液位、振蕩、輻射等的丈量,強度調制方式有多種,大致可分為反射強度調制、透射強度調制、光形式強度調制,折射率和吸收系數強度調制等。一般來說,反射強度調制、透射強度調制和折射率強度調制稱為外調制,光學形式稱為內調制。但由于原理的局限性,簡略遭到光源波動和接頭損耗改動的影響,因此這種傳感器只能在攪擾源較小的情況之下使用。
2) 相位調制光纖傳感器的基本原理是:在被測能量場的效果之下,光波在光纖之中的相位發生改動,然后經過干與技能將相位改動轉化為光強的改動,從而檢測出被測物理量。相位調制光纖傳感器具有靈敏度高、動態丈量范圍大、呼應速度快等優點。其缺點是對光源要求高,檢測體系精度高,本錢相對較高。
現在首要應用領域有:光彈性效應的聲、壓、振傳感器;磁致彈性效應的電流、磁場傳感器;電致彈性效應的電場、電壓傳感器;塞格納克效應的旋轉角速度傳感器(光纖陀螺),等
3)調頻光纖傳感器的基本原理是使用運動物體的多普勒頻移效應檢測反射或散射光的速度,即光頻率與光接收機與光源間的運動狀態有關。當它們相對停止時,接收到光的振蕩頻率;當它們間存在相對運動時,接收到的光頻率隨其振蕩頻率而移動,頻率移動的巨細與相對運動速度的巨細和方向有關。
因此,這種傳感器首要用于丈量物體的運動速度。還有一些其他的頻率調制方法,如某些材料的吸收和熒光隨外界參數頻率的改動而改動,量子相互效果產生的布里淵和拉曼散射也是一種頻率調制現象。它的首要應用是丈量流體的流量,以及其他使用物質遭到強光照射時的拉曼散射來丈量氣體濃度或監測空氣污染的氣體傳感器,以及使用光致發光的溫度傳感器。
4)偏振態調制光纖傳感器
基本原理是經過光偏振態的改動來傳輸被測物體的信息。
光波是一種橫波,其光矢量與傳達方向筆直。假如光波的矢量方向一直相同,但其巨細隨相位而改動,則這種光稱為線偏振光。由光矢量和光傳達方向組成的平面是線偏振光的振蕩面。假如光矢量的巨細堅持不變,而且其方向環繞傳達方向均勻地旋轉,則光矢量結尾的軌跡是一個圓,這種光稱為圓偏振光。假如光矢量的巨細和方向有規律地改動,而且光矢量的結尾沿橢圓旋轉,則這種光稱為橢圓偏振光。
依據光波的偏振特性,能夠制造偏振調制光纖傳感器。偏振態在許多光纖的體系之中起著重要的效果,特別是在含有單模光纖的體系之中。許多物理效應會影響或改動光的偏振態,有些效應會引起雙折射。所謂雙折射現象,是指某些晶體在不同方向之上具有不同的光學性質,一個入射光往往分解成兩個折射光。光經過雙折射介質的相位延遲是輸入光偏振態的函數。
偏振調制光纖傳感器具有較高的檢測靈敏度,能夠防止光源強度改動的影響,與相位調制光纖傳感器比較,結構簡略,調節方便。其首要應用領域有:使用法拉第效應的電流和磁場傳感器;使用氣泡效應的電場和電壓傳感器;使用光彈性效應的壓力、振蕩或聲學傳感器;使用雙折射的溫度、壓力和振蕩傳感器?,F在,它首要用于監測強電流。
5) 波長調制光纖傳感器
使用傳感器探頭的光譜特性隨外界物理量的改動來實現傳統的波長調制光纖傳感器。
這些傳感器大多不起效果。在波長調制型光纖探針之中,光纖被簡略地用作光波導,即入射光被送到丈量區域,回來的調制光被送到剖析儀。光纖波長檢測技能的關鍵是光源和光譜剖析儀的杰出性能,它對傳感體系的穩定性和分辨率起著決定性的效果。
光纖波長調制技能首要應用于醫藥、化工等領域。如人體血氣剖析、pH值檢測、指示劑溶液濃度化學剖析、磷光和熒光現象剖析、黑體輻射剖析和法布里邊-珀羅濾波器等?,F在,波長調制光纖傳感器首要是指光纖布拉格光柵傳感器。
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