光纤传感器技术概述

发布时间:2018-05-14  发布者:利坤电子

目前,全世界正在进行着一场新的技术革命,而这场革命的主要基础就是信息技术。现代的信息技术主要有三大支柱:一是信息的采集技术(传感器技术),二是信息的传输技术(通信技术),三是信息的处理技术(计算机技术)。传感器技术在其中占有十分重要的地位。传感器的性能在很大程度上决定着整个信息技术的性能,其生产能力与应用水平直接影响到信息技术的发展与应用。
  传感器(Transducer/Sensor)是与人的感觉器官相对应的元件。它的历史可以追溯到远古时代。而以电量作为输出的传感器,其发展历史   短,但是随着真空管和半导体等有源元件的可靠性的提高,以及计算机技术的不断进步,这种传感器也得到了飞速发展。在   标准GB7665-87中对传感器下的定义是:“能够感受规定的被测量并按照   的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。敏感元件(Sensing element),是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分;转换元件(Transduction element),是指传感器中能将敏感元件感受的或响应的被探测量转换成适于传输和测量的电信号的部分。
  在现代工业生产中,广泛采用自动检测系统进行实时测量及分析产品性能,并采用自动控制系统对产品加工过程进行实时控制。
  现代电子技术和计算机技术的发展为信息转换与处理提供了十分完善的手段,使检测与控制技术发展到一个崭新的阶段。因此,传感器技术也越来越显得重要。“没有传感器技术就没有现代科学技术”的观点现在已为全世界所公认。它将是21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点,世界各国都将传感器技术列为重点发展的高新技术,视为现代高新技术发展的关键。从20世纪90年代起,日本就将传感器技术列为优先发展的高新技术之   ,   等西方   也将此技术列为   科技和国防技术发展的重点内容。我国从20世纪90年代以来也已将传感器技术列为   高新技术发展的重点。
  未来的传感器将向着小型化、集成化、多功能化、智能化和系统化的方向发展。同时,由多个微传感器、微执行器及信号的数据处理器总装集成的网络系统也越来越引起人们的关注,加速了新一代传感器的开发和产业化。
  光纤传感技术是20世纪70年代末发展起来的一门崭新的技术,是传感器技术的新成员。它是伴随着光导纤维及光纤通信技术发展而形成的。
  光纤作为远距离传输光波信号的媒质,   早用于光通信技术中。但是,人们很快就发现,通信质量易受干扰的一个原因是光纤对外界环境因素十分敏感,如温度、压力、电场、磁场等环境条件的变化,将引起光波参量,如强度、相位、频率、偏振态等的变化,人们很快由此提出了光纤传感的概念。
  由于光纤本身的特性,因此相比于传统的传感器,光纤传感器具有许多优点,主要有:
  1.与其它传感器相比,具有很高的灵敏度。
  2.频带宽,动态范围大。
  3.可根据实际需要做成各种形状。
  4.可以用相似的技术基础构成传感不同物理量的传感器,包括声场、磁场、压力、温度、加速度、转动(陀螺)、位移、液位、流量、电流、辐射等。
  5.便于与计算机和光纤传输系统相连,易于实现系统的遥测和控制。
  6.可用于高温、高压、强电磁干扰、腐蚀等各种恶劣环境。
  目前,人们在各个领域对光纤传感器进行深入研究,使光纤传感技术获得了飞速发展。比如在航天(飞机及航天器各部位的压力、温度传感、陀螺)、航海(声纳)、石油化工(液面、流量)、电力工业(高压输电网的电流、电压计量)、核工业(放射剂量、原子能发电站泄漏剂量监测)、医疗器械(血液流速、血压及心音测量)、科学研究(地球自转、敏感蒙皮)等技术领域都取得了很多的研究成果。
  光纤传感器一般由三部分组成,除光纤之外,还   有光源和光探测器两个重要部件。
  光纤传感器一般分为两大类:一类是利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成的传感器,称为功能型传感器;另一类是光纤仅仅起传输光波的作用,   在光纤端面或中间加装其它敏感元件才能构成传感器,它称为传光型传感器。
  由于普通光纤的敏感因素太多,因此,用作光纤传感器的光纤   是一些具有   性能的光纤,称之为特种光纤。它们可以有效地减弱或消除交叉敏感问题。
  光纤传感器可以测量多种物理量,目前已经实用的光纤传感器可测量物理量达70多种。因此,光纤传感器具有广阔的发展前景。

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