光纖感器產品的分類和用途

  繼光通信之后，光纖在傳感器領域也得到快速的發(fā)展和廣泛的應用。光纖傳感器的工作原理是將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調制器，使待測參數(shù)與進入調制區(qū)的光相互作用后，導致光的光學性質(如光的強度、波長、頻率、相位、偏正態(tài)等)發(fā)生變化，稱為被調制的信號光，在經(jīng)過光纖送入光探測器，經(jīng)解調后，獲得被測參數(shù)。目前中國市場上，布拉格光纖光柵和基于光時域反射的分布式傳感器是應用的光纖傳感技術。 


目前市場上光纖傳感器產品主要有光纖陀螺儀、光纖水聽 器、光纖光柵傳感器和光纖電流傳感器。下面介紹一下他們各自的原理以及發(fā)展概況： 


光纖陀螺儀 


光纖陀螺儀按測量原理可分分干涉型、諧振型和布里淵型，干涉型屬于*代光纖陀螺儀，目前該產品在技術上已經(jīng)比較成熟，正處于批量化生產和商品化階段；第二代產品是諧振型光纖陀螺儀，處于實驗室研究向實用化推進的發(fā)展階段；布里淵型是第三代，尚處于理論研究階段。光纖陀螺儀結構根據(jù)所采用的光學元件有三種實現(xiàn)方法：小型分立元件系統(tǒng)、全光纖系統(tǒng)和集成光學元件系統(tǒng)。目前分立光學元件方案已經(jīng)基本消失，全光纖系統(tǒng)用在開環(huán)低精度、低成本的光纖陀螺儀中，集成光學器件陀螺儀以工藝簡單，總體重復性好、低成本成為中高精度光纖陀螺儀的主要方案。 


光纖水聽器 


光纖水聽 器是一種建立在光纖、光電子技術基礎上的水下聲信號傳感器，它通過高靈敏度的光纖相干檢測，將水聲信號轉換為光信號，并通過光纖傳至信號處理系統(tǒng)轉換為相對應的聲信號信息。與傳統(tǒng)水聽 器的相比較，光纖水聽 器具有靈敏度高、響應帶寬寬、不受電磁干擾等優(yōu)點，廣泛用于軍事和石油勘探、環(huán)境檢測等領域，具有很大的市場前途。 


光纖水聽 器按原理可分為干涉型，強度型，光柵型等。干涉型光纖水聽 器關鍵技術已經(jīng)逐步發(fā)展成熟；光纖光柵水聽 器則是當前光纖傳感器研究的熱點方向。涉及到的關鍵技術包括光源、光纖器件、探頭技術、抗偏振衰落技術、抗相位衰落技術、信號處理技術、多路復用技術以及工程技術等。 


光纖光柵傳感器 


光纖光柵傳感器尤其是光纖Bragg光柵傳感器是zui近幾年國內外傳感器領域的研究熱點。傳統(tǒng)光纖傳感器絕大部分屬于光強型和干涉型，光強型傳感器存在光源不穩(wěn)定，光纖損耗和探測器老化等問題，干涉型傳感器由于要求兩路干涉光的光強相等需要固定參考點應用不便。 


以光纖布拉格光柵為主的光纖光柵傳感器傳感信號為波長調制以及復用能力強，避免了上述傳統(tǒng)光纖傳感器存在的問題。在建筑健康檢測、沖擊檢測、形狀控制和振動阻尼檢測等應用，光纖光柵傳感器是的靈敏元件。光纖光柵傳感器在地球動力學、航天器、船舶航運、民用工程結構、電力工業(yè)、醫(yī)藥和化學傳感中有廣泛的應用。 


光纖電流傳感器 


電力工業(yè)的迅猛發(fā)展帶動電力傳輸系統(tǒng)容量不斷增加，運行電壓等級越來越高，不得不面臨強大電流的測量問題。在高電壓、大電流和強功率的電力系統(tǒng)中，以電磁感應為基礎的傳統(tǒng)電流傳感器(簡稱CT)暴露出一系列嚴重缺點：爆炸引起災難性 事故；大故障電流引起鐵芯磁飽和；鐵芯共振效應；滯后效應；精度不高；易受干擾；體積大、重量大、價格昂貴等，已經(jīng)難以滿足新一代數(shù)字電力網(wǎng)的發(fā)展需要。光纖電流傳感器成為解決上述難題的辦法。