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德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器原理
德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器的基本工作原理是將來(lái)自光源的光經(jīng)過(guò)光纖送入調制器,使待測參數與進(jìn)入調制區的光相互作用后,導致光的光學(xué)性質(zhì)(如光的強度、波長(cháng)、頻率、相位、偏振態(tài)等)德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器活動(dòng)折扣中發(fā)生變化,稱(chēng)為被調制的信號光,再利用被測量對光的傳輸特性施加的影響,完成測量。
(1)功能型——利用光纖本身的某種敏感特性或功能制成
(2)傳光型——光纖僅僅起傳輸光的作用,它在光纖端面或中間加裝其它敏感元件感受被測量的變化。[2]
德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器的測量原理有兩種。
(1)物性型德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器原理,物性型德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器是利用光纖對環(huán)境變化的敏感性,將輸入物理量變換為調制的光信號。其工作原理基于光纖的光調制效應,即光纖在外界環(huán)境因素,如溫度、壓力、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等等改變時(shí),其傳光特性,如相位與光強,會(huì )發(fā)生變化的現象。
因此,如果能測出通過(guò)光纖的光相位、光強變化,就可以知道被測物理量的變化。德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器活動(dòng)折扣中這類(lèi)傳感器又被稱(chēng)為敏感元件型或功能型德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器。激光器的點(diǎn)光源光束擴散為平行波,經(jīng)分光器分為兩路,一為基準光路,另一為測量光路。外界參數(溫度、壓力、振動(dòng)等)引起光纖長(cháng)度的變化和相位的光相位變化,從而產(chǎn)生不同數量的干涉條紋,對它的模向移動(dòng)進(jìn)行計數,就可測量溫度或壓等。
(2)結構型德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器原理,結構型德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器是由光檢測元件(敏感元件)與光纖傳輸回路及測量電路所組成的測量系統。其中光纖僅作為光的傳播媒質(zhì),所以又稱(chēng)為傳光型或非功能型德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器。
德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器性能
光纖具有很多優(yōu)異的性能,例如:具有抗電磁和原子輻射干擾的性能,徑細、質(zhì)軟、重量輕的機械性能;絕緣、無(wú)感應的電氣性能;耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學(xué)性能等,它能夠在人達不到的地方,或者對人有害的地區(如核輻射區),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。
德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器特點(diǎn)
一、靈敏度較高;
二、幾何形狀具有多方面的適應性,可以制成任意形狀的德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器;
三、可以制造傳感各種不同物理信息(聲、磁、溫度、旋轉等)的器件;
四、可以用于高壓、電氣噪聲、高溫、腐蝕、或其它的惡劣環(huán)境;
五、而且具有與光纖遙測技術(shù)的內在相容性。
德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)是與傳統的各類(lèi)傳感器相比,德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器用光作為敏感信息的載體,用光纖作為傳遞敏感信息的媒質(zhì),具有光纖及光學(xué)測量的特點(diǎn),有一系列*的優(yōu)點(diǎn)。電絕緣性能好,抗電磁干擾能力強,非侵入性,高靈敏度,容易實(shí)現對被測信號的遠距離監控,耐腐蝕,防爆,光路有可撓曲性,便于與計算機聯(lián)接。
傳感器朝著(zhù)靈敏、精確、適應性強、小巧和智能化的方向發(fā)展,它能夠在人達不到的地方(如高溫區或者對人有害的地區,如核輻射區),起到人的耳目作用,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。
德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器分類(lèi)
根據光受被測對象的調制形式可以分為:強度調制型、偏振態(tài)制型、相位制型、頻率制型;
根據光是否發(fā)生干涉可分為:干涉型和非干涉型;
根據是否能夠隨距離的增加連續地監測被測量可分為:分布式和點(diǎn)分式;
根據光纖在傳感器中的作用可以分為:一類(lèi)是功能型(Functional Fiber,縮寫(xiě)為FF)傳感器,又稱(chēng)為傳感型傳感器; 另一類(lèi)是非功能型(Non Functional Fiber縮寫(xiě)為NFF),又稱(chēng)為傳光型傳感器。
德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器功能型傳感器
功能型傳感器是利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件, 被測量對光纖內傳輸的光進(jìn)行調制, 使傳輸的光的強度、相位、頻率或偏振態(tài)等特性發(fā)生變化, 再通過(guò)對被調制過(guò)的信號進(jìn)行解調, 從而得出被測信號。
光纖在其中不僅是導光媒質(zhì),而且也是敏感元件,光在光纖內受被測量調制,多采用多模光纖。
優(yōu)點(diǎn):結構緊湊、靈敏度高。
缺點(diǎn):須用特殊光纖,成本高,
典型例子:光纖陀螺、光纖水聽(tīng)器等
非功能型德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器
非功能型德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器是利用其它敏感元件感受被測量的變化, 光纖僅作為信息的傳輸介質(zhì),常采用單模光纖。
光纖在其中僅起導光作用,光照在光纖型敏感元件上受被測量調制。
優(yōu)點(diǎn):光纖即可用于電氣隔離,有用于數據傳輸,且光纖傳輸的信號不受電磁干擾的影響。
實(shí)用化的大都是非功能型的德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器。AnyWay的變頻電壓傳感器、變頻電流傳感器、變頻功率傳感器(一種電壓、電流組合式傳感器)就屬于非功能型的德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器,在復雜電磁環(huán)境下的電量測量中,有其獨到的優(yōu)勢。
德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器是zui近幾年出現的新技術(shù),可以用來(lái)測量多種物理量,比如聲場(chǎng)、電場(chǎng)、壓力、溫度、角速度、加速度等,還可以完成現有測量技術(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,德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器都顯示出了*的能力。德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器有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(cháng)度、折射率、直徑的變化,從而使得光纖內傳輸的光在振幅、相位、頻率、偏振等方面發(fā)生變化。測量臂傳輸的光與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,根據這個(gè)變化就可檢測出被測量的變化。光纖中傳輸的相位受外界影響的靈敏度很高,利用干涉技術(shù)能夠檢測出10的負4次方弧度的微小相位變化所對應的物理量。利用光纖的繞性和低損耗,能夠將很長(cháng)的光纖盤(pán)成直徑很小的光纖圈,以增加利用長(cháng)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。當光纖受到一點(diǎn)很微小的外力作用時(shí),就會(huì )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(guò)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、艦船等的高性能慣性導航系統。如圖就是德國KUBLER庫伯勒光纖傳感器渦輪流量計的原理。
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