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光纤传感器组成与类型

光纤传感器一般是由光源、接口、光导纤维、光调制机构、光电探测器和信号处理系统等部分组成。来自光源的光线,通过接口进入光纤,然后将检测的参数调制成幅度、相位、色彩或偏振信息,最后利用微处理器进行信息处理。概括光纤传感器一般由三部分组成,除光纤之外,还必须有光源和光探测器两个重要部件。光纤宽带传感器一般分为两大类:一类是传光型,也称非功能型光纤传感器;另一类是传感型,或称为功能型光纤传感器。前者多数使用多模光纤,以传输更多的光量;而传感型光纤传感器,是利用被测对象调制或改变光纤的特性,所以只能用单模光纤。
测量用的光纤传感技术
1、光纤温度传感器-传光型光纤温度传感器
将一根切断的光导纤维装在细钢管内,光纤两端面间夹有一块半导体感温薄片(如GaAs或InP),这种半导体感温薄片透射光强随被测温度而变化。因此,当光纤一端输入一恒定光强的光时,由于半导体感温薄片透射能力随温度变化,光纤另一端接收元件所接受的光强也随被测温度而改变。于是通过测量光探测器输出的电量,便能遥测到感温探头处的温度。
探头中,半导体材料的透过率与温度的特性曲线,当温度升高时,其透过率曲线向长波长方向移动。显然,半导体材料的吸收率与其禁带宽度Eg有关,禁带宽度又随温度而变化,多数半导体材料的禁带宽度Eg随温度丁的升高几乎线性地减小,对应于半导体的透过率特性曲线边沿的波长λg随温度升高向长波方向位移。当一个辐射光谱与λg相一致的光源发出的光,通过此半导体时,其透射光的强度随温度丁的升高而减少。那何为传光型光纤传感器?
传光型光纤传感器中的光纤仅作为传输光的介质,只起传输光波的作用,对外界信息的“感觉”功能是依靠其它物质的敏感元件来完成的,因此必须在光纤端面或中间加装其它敏感元件才能构成传感器。这样,传感器中的光纤中间是中断的、不连续的,中断部分要接上其它介质的敏感元件。
调制器是敏感元件,置于入射光纤和接收光纤之间,在被测对象的作用下,使敏感元件的光路遮断或使敏感元件的光穿透率发生变化,这样,光探测器所接收的光量便成为被测对象调制后的信号,经放大、解凋后,就可得到被测对象。
2、光纤液位传感器
基于全内反射原理,可以设计成光纤液位传感器。光纤液位传感器由以下三部分组成:
*接触液体后光反射量的检测器件即光敏感元件;
*传输光信号的双芯光纤;
*发光、受光和信号处理的接收装置。

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