光纖傳感器的工作原理

 

　　光導(dǎo)纖維是利用光的完全內(nèi)反射原理傳輸光波的一種介質(zhì)，它是由高折射率的纖芯和包層所組成。包層的折射率小于纖芯的折射率，直徑大致為0.1mm～0.2mm。當(dāng)光線通過端面透入纖芯，在到達與包層的交界面時，由于光線的完全內(nèi)反射，光線反射回纖芯層。這樣經(jīng)過不斷的反射，光線就能沿著纖芯向前傳播且只有很小的衰減。

 

　　光纖式傳感器就是把發(fā)射器發(fā)出的光線用光導(dǎo)纖維引導(dǎo)到檢測點，再把檢測到的光信號用光纖引導(dǎo)到接收器來實現(xiàn)檢測的。按動作方式的不同，光纖式傳感也可分為對射式、漫反射式等多種類型。

 

　　光纖式傳感器可以實現(xiàn)被檢測物體在較遠區(qū)域的檢測。由于光纖損耗和光纖色散的存在，在長距離光纖傳輸系統(tǒng)中，必須在線路適當(dāng)位置設(shè)立中級放大器，以對衰減和失真的光脈沖信號進行處理及放大。

 

　　光纖傳感器的特點

 

　?。?）靈敏度高

 

　　由于光是一種波長極短的電磁波，通過光的相位便得到其光學(xué)長度。以光纖干涉儀為例，由于所使用的光纖直徑很小，受到微小的機械外力的作用或溫度變化時其光學(xué)長度要發(fā)生變化，從而引起較大的相位變化。假設(shè)用10米的光纖，l℃的變化引起1000ard的相位變化，若能夠檢測出的最小相位變化為0.01ard，那么所能測出的最小溫度變化為l0℃，可見其靈敏度之高。

 

　?。?）抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、本質(zhì)安全

 

　　由于光纖傳感器是利用光波傳輸信息，而光纖又是電絕緣、耐腐蝕的傳輸媒質(zhì)，并且安全可靠，這使它可以方便有效地用于各種大型機電、石油化工、礦井等強電磁干擾和易燃易爆等惡劣環(huán)境中。

 

　　（3）測量速度快

 

　　光的傳播速度最快且能傳送二維信息，因此可用于高速測量。對雷達等信號

 

　　的分析要求具有極高的檢測速率，應(yīng)用電子學(xué)的方法難以實現(xiàn)，利用光的衍射現(xiàn)象的高速頻譜分析便可解決。

 

　?。?）信息容量大

 

　　被測信號以光波為載體，而光的頻率極高，所容納的頻帶很寬，同一根光纖可以傳輸多路信號。

 

　?。?）適用于惡劣環(huán)境

 

　　光纖是一種電介質(zhì)，耐高壓、耐腐蝕、抗電磁干擾，可用于其它傳感器所不適應(yīng)的惡劣環(huán)境中。

 

　　此外，光纖傳感器還具有質(zhì)量輕、體積小、可繞曲、測量對象廣泛、復(fù)用性好、成本低等特點。