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光线传感器的种类有哪些?

  2020-09-18         Chris         8147

压力在日常生活中非常普遍,其监测具有非常广泛的应用。例如,大型机械的结构稳定性检测和桥梁、隧道等设施的健康监测

压力传感器

   压力在日常生活中非常普遍,其监测具有非常广泛的应用。例如,大型机械的结构稳定性检测和桥梁、隧道等设施的健康监测都需要对应变进行精确测量。基于光纤激光器的应力传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、实施方案灵活等特点,在工程应力监测中得到了广泛应用.

   值得一提的是双稳态频率反馈环式光纤应变传感器,它的频率范围从准静态到几百赫兹,由用于应变传感的相移光纤布拉格光栅和作为参考的光纤法布里-珀罗干涉仪组成。该系统采用集块-drever- hall技术产生误差信号,通过两个独立的反馈回路分别将激光载波和边带锁到参考元件和传感器元件上。应变分辨率在0.01-250Hz的带宽范围内为1/ F,在10Hz的频率范围应变分辨率优于0.01N,动态范围可达149dB。与传统的静态应变传感器相比,该传感器在分辨率和传感带宽方面都有很大提高,可作为地球物理研究应用的有力工具。


折射率传感器

   在生物、化学、材料制造、医学检测等实际应用的研究中,折射率检测一直是一个至关重要的环节。光纤在折射率传感方面具有重量轻、体积小、灵敏度高、带宽大、抗电磁干扰等明显优势。

 

   这是一种基于线性腔双波长掺铒光纤激光器的折射率传感器。该传感器的基本结构是一个线性腔,使用了两个中心波长间隔小于1nm的光纤布拉格光栅。由于两个光纤光栅具有相同的EDF增益介质,因此在腔内会发生增益竞争。当传感元件即15mm长的微光纤浸入待测溶液中,一定波长的光会出现光功率损耗。两种光纤光栅的折射率在1.300 ~ 1.335之间,灵敏度分别为-231.1dB/RIU和42.6dB/RIU,两种光纤光栅波长的相对功率变化灵敏度为-273.7dB /RIU,由于光源抖动和外界干扰减小,稳定性更好。这种双波长增益竞争折射率传感器由于其灵敏度高、结构简单,在化学生化传感领域具有广泛的应用潜力。

 

温度传感器

   温度传感器,是一种基于法布-佩罗在混合室和随机光纤温度传感器、激光透镜方法混合-佩罗腔是由单模光纤的形式,在短时间内暂停核心光纤融合是由多个随机镜子瑞利散射产生的色散补偿光纤传输和光纤拉曼增益的直接结果。法布里-珀罗腔具有两种功能:激光反射器和温度传感器。光纤激光温度传感器在15nm波长范围内最大输出功率约为4mW,在200℃测量范围内可实现温度灵敏度约为6pm/℃。

 

压力传感器

   在温度高于130℃的石油井或地热井等极端环境中,传统的电子传感器无法满足持续压力监测的要求,而光纤激光传感器可以测量液体或气体的压力。方法用于测量流体静压的极化类型布-佩罗在光纤激光传感器,利用双折射光纤光栅和两块椭圆芯掺铒光纤,根据正交极化和拍频的原理,流体效应在激光腔的椭圆芯光纤,产生两个正交偏振模式的微分相移,从而使纵模激光器的拍频发生相应的变化。另一种光纤在椭圆芯方向上有90度的偏移,可以补偿由于温度引起的相移。利用双折射光纤布拉格光栅反射镜中的色散来消除给定阶偏振模拍频的近解聚性。该传感器可以测试流体压力高达100MPa。

 

声学传感器

   超声波作为一种用于声学探测的高频光纤激光传感器,会使光纤激光腔发生变形,引起外差输出信号的频率变化。该传感器的频率响应发生在22MHz,其宽带声敏感灵敏度为2.25mhz /kPa。当采样率为100mhz时,噪声等效压力达到45Pa。它对球面波的探测带宽可达18兆赫。沿光纤长度的灵敏度随激光空间模式的变化而变化,由光栅和谐振腔参数决定。在径向,灵敏度是反比的距离的平方根之间的源和探测器。减小空腔长度可以提高声敏度,短空腔可以显著提高传感器的光显微镜对比度和穿透深度。

 

磁场传感器

   用于磁场探测的基于磁流体的光纤环形激光传感器连接在激光环形腔内涂有磁流体的单模-芯-单模光纤结构上,既可以用作带通滤波器,又可以用作磁场传感元件。基于自像效应,当外部磁场发生变化时,单模-芯-单模光纤结构的滤波参数,即输出光谱波长,通过作用于磁性流体而发生变化。带通滤波侧模抑制比为14db,插入损耗约为-1.03 dB。当外部磁场增大时,激光波长变蓝。在Oe 15.9和Oe 222.3之间,传感灵敏度为12.05 PM /Oe。该传感器具有输出谱信噪比高、带宽窄、Q值高的优点。

 

 

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