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光纖傳感技術(shù)簡介

點擊次數(shù):2499  發(fā)布時間:2018-01-10 15:07:16

光纖傳感技術(shù)始于1977年,伴隨光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的,光纖傳感技術(shù)是衡量一個國家信息化程度的重要標志。從杭州物聯(lián)網(wǎng)暨傳感技術(shù)應(yīng)用論壇了解到,光纖傳感技術(shù)已廣泛用于軍事、國防、航天航空、工礦企業(yè)、能源 環(huán)保、工業(yè)控制、醫(yī)藥衛(wèi)生、計量測試、建筑、家用電器等領(lǐng)域有著廣闊的市場。世界上已有光纖傳感技術(shù)上百種,諸如溫度、壓力、流量、 位移、振動、轉(zhuǎn)動、彎曲、液位、速度、加速度、聲場、電流、電壓、磁 場及輻射等物理量都實現(xiàn)了不同性能的傳感。

光纖工作頻帶寬,動態(tài)范圍大,適合于遙測遙控,是一種優(yōu)良的低損耗傳輸線;在一定條件下,光纖特別容易接受被測量或場的加載,是一種優(yōu)良的敏感元件;光纖本身不帶電,體積小,質(zhì)量輕,易彎曲,抗電磁干擾,抗輻射性能好,特別適合于易燃、易爆、空間受嚴格限制及強電磁干擾等惡劣環(huán)境下使用。因此,光纖傳感技術(shù)一問世就受到極大重視,幾乎在各個領(lǐng)域得到研究與應(yīng)用,成為傳感技術(shù)的先導(dǎo),推動著傳感技術(shù)蓬勃發(fā)展。

光纖傳感,包含對外界信號(被測量)的感知和傳輸兩種功能。所謂感知(或敏感),是指外界信號按照其變化規(guī)律使光纖中傳輸?shù)墓獠ǖ奈锢硖卣鲄⒘?,如強度(功率)、波長、頻率、相位和偏振態(tài)等發(fā)生變化,測量光參量的變化即“感知”外界信號的變化。這種“感知”實質(zhì)上是外界信號對光纖中傳播的光波實時調(diào)制。所謂傳輸,是指光纖將受到外界信號調(diào)制的光波傳輸?shù)焦馓綔y器進行檢測,將外界信號從光波中提取出來并按需要進行數(shù)據(jù)處理,也就是解調(diào)。因此,光纖傳感技術(shù)包括調(diào)制與解調(diào)兩方面的技術(shù),即外界信號(被測量)如何調(diào)制光纖中的光波參量的調(diào)制技術(shù)(或加載技術(shù))及如何從被調(diào)制的光波中提取外界信號(被測量)的解調(diào)技術(shù)(或檢測技術(shù))。

外界信號對傳感光纖中光波參量進行調(diào)制的部位稱為調(diào)制區(qū)。根據(jù)調(diào)制區(qū)與光纖的關(guān)系,可將調(diào)制分為兩大類。一類為功能型調(diào)制,調(diào)制區(qū)位于光纖內(nèi),外界信號通過直接改變光纖的某些傳輸特征參量對光波實施調(diào)制。這類光纖傳感器稱為功能型(FunctionalFiber,簡稱FF型)或本征型光纖傳感器,也成為內(nèi)調(diào)制型傳感器,光纖同具“傳”和“感”兩種功能。于光源耦合的發(fā)射光纖同于光探測器耦合的接收光纖為一根連續(xù)光纖,稱為傳感光纖,故功能型光纖傳感器亦稱全光纖型或傳感型光纖傳感器。另一類為非功能型調(diào)制,調(diào)制區(qū)在光纖之外,外界信號通過外加調(diào)制裝置對進入光纖中的光波實施調(diào)制,這類光纖傳感器稱為非功能型(NonFunctionalFiber,簡稱NFF)或非本征型光纖傳感器,發(fā)射光纖與接收光纖僅起傳輸光波的作用,稱為傳光光纖,不具有連續(xù)性,故非功能型光纖傳感器也稱傳光型光纖傳感器或外調(diào)制光纖傳感器。

根據(jù)被外界信號調(diào)制的光波的物理特征參量的變化情況,可將光波的調(diào)制分為光強度調(diào)制、光頻率調(diào)制、光波長調(diào)制、光相位調(diào)制和偏振調(diào)制等五種類型。

由于現(xiàn)有的任何一種光探測器都只能響應(yīng)光的強度,而不能直接響應(yīng)光的頻率、波長、相位、和偏振調(diào)制信號都要通過某種轉(zhuǎn)換技術(shù)轉(zhuǎn)換成強度信號,才能為光探測器接收,實現(xiàn)檢測。