光纖傳感器

詞語解釋

光纖傳感器是一種新型的傳感器，它使用光纖來傳輸信號，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測和控制。它由一根光纖和一個光源組成，光纖傳感器可以檢測和測量各種物理參數(shù)，如溫度、壓力、濕度、速度、加速度等，并將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為可識別的光信號，然后將其傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中，以實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。光纖傳感器的應(yīng)用非常廣泛，它可以用于醫(yī)療、汽車、航空航天、石油化工、環(huán)境監(jiān)測、安全防范等領(lǐng)域。在醫(yī)療領(lǐng)域，光纖傳感器可以用于實時監(jiān)測患者的體溫、血壓、心率等生理參數(shù)，從而提高醫(yī)療效率；在汽車領(lǐng)域，光纖傳感器可以用于檢測發(fā)動機的溫度、壓力、速度等參數(shù)，以提高汽車的可靠性和安全性；在航空航天領(lǐng)域，光纖傳感器可以用于檢測飛行器的位置、姿態(tài)、速度等參數(shù)，以提高飛行器的安全性；在石油化工領(lǐng)域，光纖傳感器可以用于檢測石油管道的溫度、壓力、流量等參數(shù)，以提高石油管道的安全性；在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，光纖傳感器可以用于檢測大氣污染物、水體污染物、土壤污染物等參數(shù)，以提高環(huán)境監(jiān)測的準(zhǔn)確性；在安全防范領(lǐng)域，光纖傳感器可以用于檢測火災(zāi)、爆炸、振動等參數(shù)，以提高安全防范的可靠性。總之，光纖傳感器具有體積小、重量輕、抗干擾能力強、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點，可以滿足各種復(fù)雜的現(xiàn)場應(yīng)用，可以大大提高工程的效率和質(zhì)量，是一種非常有效的智能傳感器。

　　近年來，傳感器在朝著靈敏、精確、適應(yīng)性強、小巧和智能化的方向發(fā)展。在這一過程中，光纖傳感器這個傳感器家族的新成員倍受青睞。光纖具有很多優(yōu)異的性能，例如：抗電磁干擾和原子輻射的性能，徑細(xì)、質(zhì)軟、重量輕的機械性能；絕緣、無感應(yīng)的電氣性能；耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學(xué)性能等，它能夠在人達(dá)不到的地方（如高溫區(qū)），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。
　　光纖傳感器是最近幾年出現(xiàn)的新技術(shù)，可以用來測量多種物理量，比如聲場、電場、壓力、溫度、角速度、加速度等，還可以完成現(xiàn)有測量技術(shù)難以完成的測量任務(wù)。在狹小的空間里，在強電磁干擾和高電壓的環(huán)境里，光纖傳感器都顯示出了獨特的能力。目前光纖傳感器已經(jīng)有70多種，大致上分成光纖自身傳感器和利用光纖的傳感器。
　　所謂光纖自身的傳感器，就是光纖自身直接接收外界的被測量。外接的被測量物理量能夠引起測量臂的長度、折射率、直徑的變化，從而使得光纖內(nèi)傳輸?shù)墓庠谡穹�、相位、頻率、偏振等方面發(fā)生變化。測量臂傳輸?shù)墓馀c參考臂的參考光互相干涉（比較），使輸出的光的相位(或振幅)發(fā)生變化，根據(jù)這個變化就可檢測出被測量的變化。光纖中傳輸?shù)南辔皇芡饨缬绊懙撵`敏度很高，利用干涉技術(shù)能夠檢測出10的負(fù)4次方弧度的微小相位變化所對應(yīng)的物理量。利用光纖的繞性和低損耗，能夠?qū)⒑荛L的光纖盤成直徑很小的光纖圈，以增加利用長度，獲得更高的靈敏度。
　　光纖聲傳感器就是一種利用光纖自身的傳感器。當(dāng)光纖受到一點很微小的外力作用時，就會產(chǎn)生微彎曲，而其傳光能力發(fā)生很大的變化。聲音是一種機械波，它對光纖的作用就是使光纖受力并產(chǎn)生彎曲，通過彎曲就能夠得到聲音的強弱。光纖陀螺也是光纖自身傳感器的一種，與激光陀螺相比，光纖陀螺靈敏度高，體積小，成本低，可以用于飛機、艦船、導(dǎo)彈等的高性能慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。如圖就是光纖傳感器渦輪流量計的原理。
　　光纖傳感器流量計原理
　　另外一個大類的光纖傳感器是利用光纖的傳感器。其結(jié)構(gòu)大致如下：傳感器位于光纖端部，光纖只是光的傳輸線，將被測量的物理量變換成為光的振幅，相位或者振幅的變化。在這種傳感器系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的傳感器和光纖相結(jié)合。光纖的導(dǎo)入使得實現(xiàn)探針化的遙測提供了可能性。這種光纖傳輸?shù)膫鞲衅鬟m用范圍廣，使用簡便，但是精度比第一類傳感器稍低。
　　光纖在傳感器家族中是后起之秀，它憑借著光纖的優(yōu)異性能而得到廣泛的應(yīng)用，是在生產(chǎn)實踐中值得注意的一種傳感器。
　　光纖傳感器憑借著其大量的優(yōu)點已經(jīng)成為傳感器家族的后起之秀，并且在各種不同的測量中發(fā)揮著自己獨到的作用，成為傳感器家族中不可缺少的一員。

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