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德国KUBLER库伯勒光纤传感器原理
德国KUBLER库伯勒光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器,使待测参数与进入调制区的光相互作用后,导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)德国KUBLER库伯勒光纤传感器活动折扣中发生变化,称为被调制的信号光,再利用被测量对光的传输特性施加的影响,完成测量。
(1)功能型——利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成
(2)传光型——光纤仅仅起传输光的作用,它在光纤端面或中间加装其它敏感元件感受被测量的变化。[2]
德国KUBLER库伯勒光纤传感器的测量原理有两种。
(1)物性型德国KUBLER库伯勒光纤传感器原理,物性型德国KUBLER库伯勒光纤传感器是利用光纤对环境变化的敏感性,将输入物理量变换为调制的光信号。其工作原理基于光纤的光调制效应,即光纤在外界环境因素,如温度、压力、电场、磁场等等改变时,其传光特性,如相位与光强,会发生变化的现象。
因此,如果能测出通过光纤的光相位、光强变化,就可以知道被测物理量的变化。德国KUBLER库伯勒光纤传感器活动折扣中这类传感器又被称为敏感元件型或功能型德国KUBLER库伯勒光纤传感器。激光器的点光源光束扩散为平行波,经分光器分为两路,一为基准光路,另一为测量光路。外界参数(温度、压力、振动等)引起光纤长度的变化和相位的光相位变化,从而产生不同数量的干涉条纹,对它的模向移动进行计数,就可测量温度或压等。
(2)结构型德国KUBLER库伯勒光纤传感器原理,结构型德国KUBLER库伯勒光纤传感器是由光检测元件(敏感元件)与光纤传输回路及测量电路所组成的测量系统。其中光纤仅作为光的传播媒质,所以又称为传光型或非功能型德国KUBLER库伯勒光纤传感器。
德国KUBLER库伯勒光纤传感器性能
光纤具有很多优异的性能,例如:具有抗电磁和原子辐射干扰的性能,径细、质软、重量轻的机械性能;绝缘、无感应的电气性能;耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等,它能够在人达不到的地方,或者对人有害的地区(如核辐射区),起到人的耳目的作用,而且还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。
德国KUBLER库伯勒光纤传感器特点
一、灵敏度较高;
二、几何形状具有多方面的适应性,可以制成任意形状的德国KUBLER库伯勒光纤传感器;
三、可以制造传感各种不同物理信息(声、磁、温度、旋转等)的器件;
四、可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境;
五、而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。
德国KUBLER库伯勒光纤传感器的优点是与传统的各类传感器相比,德国KUBLER库伯勒光纤传感器用光作为敏感信息的载体,用光纤作为传递敏感信息的媒质,具有光纤及光学测量的特点,有一系列独特的优点。电绝缘性能好,抗电磁干扰能力强,非侵入性,高灵敏度,容易实现对被测信号的远距离监控,耐腐蚀,防爆,光路有可挠曲性,便于与计算机联接。
传感器朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展,它能够在人达不到的地方(如高温区或者对人有害的地区,如核辐射区),起到人的耳目作用,而且还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。
德国KUBLER库伯勒光纤传感器分类
根据光受被测对象的调制形式可以分为:强度调制型、偏振态制型、相位制型、频率制型;
根据光是否发生干涉可分为:干涉型和非干涉型;
根据是否能够随距离的增加连续地监测被测量可分为:分布式和点分式;
根据光纤在传感器中的作用可以分为:一类是功能型(Functional Fiber,缩写为FF)传感器,又称为传感型传感器; 另一类是非功能型(Non Functional Fiber缩写为NFF),又称为传光型传感器。
德国KUBLER库伯勒光纤传感器功能型传感器
功能型传感器是利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件, 被测量对光纤内传输的光进行调制, 使传输的光的强度、相位、频率或偏振态等特性发生变化, 再通过对被调制过的信号进行解调, 从而得出被测信号。
光纤在其中不仅是导光媒质,而且也是敏感元件,光在光纤内受被测量调制,多采用多模光纤。
优点:结构紧凑、灵敏度高。
缺点:须用特殊光纤,成本高,
典型例子:光纤陀螺、光纤水听器等
非功能型德国KUBLER库伯勒光纤传感器
非功能型德国KUBLER库伯勒光纤传感器是利用其它敏感元件感受被测量的变化, 光纤仅作为信息的传输介质,常采用单模光纤。
光纤在其中仅起导光作用,光照在光纤型敏感元件上受被测量调制。
优点:光纤即可用于电气隔离,有用于数据传输,且光纤传输的信号不受电磁干扰的影响。
实用化的大都是非功能型的德国KUBLER库伯勒光纤传感器。AnyWay的变频电压传感器、变频电流传感器、变频功率传感器(一种电压、电流组合式传感器)就属于非功能型的德国KUBLER库伯勒光纤传感器,在复杂电磁环境下的电量测量中,有其独到的优势。
德国KUBLER库伯勒光纤传感器是Z近几年出现的新技术,可以用来测量多种物理量,比如声场、电场、压力、温度、角速度、加速度等,还可以完成现有测量技术难以完成的测量任务。在狭小的空间里,在强电磁干扰和高电压的环境里,德国KUBLER库伯勒光纤传感器都显示出了独特的能力。德国KUBLER库伯勒光纤传感器有70多种,大致上分成光纤自身传感器和利用光纤的传感器。
所谓光纤自身的传感器,就是光纤自身直接接收外界的被测量。外接的被测量物理量能够引起测量臂的长度、折射率、直径的变化,从而使得光纤内传输的光在振幅、相位、频率、偏振等方面发生变化。测量臂传输的光与参考臂的参考光互相干涉(比较),使输出的光的相位(或振幅)发生变化,根据这个变化就可检测出被测量的变化。光纤中传输的相位受外界影响的灵敏度很高,利用干涉技术能够检测出10的负4次方弧度的微小相位变化所对应的物理量。利用光纤的绕性和低损耗,能够将很长的光纤盘成直径很小的光纤圈,以增加利用长度,获得更高的灵敏度。
光纤声传感器就是一种利用光纤自身的传感器。当光纤受到一点很微小的外力作用时,就会产生微弯曲,而其传光能力发生很大的变化。声音是一种机械波,它对光纤的作用就是使光纤受力并产生弯曲,通过弯曲就能够得到声音的强弱。光纤陀螺也是光纤自身传感器的一种,与激光陀螺相比,光纤陀螺灵敏度高,体积小,成本低,可以用于飞机、舰船等的高性能惯性导航系统。如图就是德国KUBLER库伯勒光纤传感器涡轮流量计的原理。