光纖傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域

導(dǎo)語：在物理學(xué)習(xí)中，我們知道光纖的傳播速度快，因此，光纖傳感器是將檢測到的光線信號通過傳感器使待測參數(shù)進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，改變光的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化。在生活中我們可能對光纖傳感器并不熟悉，但是事實(shí)上光纖傳感器的運(yùn)用十分普遍。光纖傳感器可以應(yīng)用在多個方面：溫度的檢測，壓力的檢測，液位、流量、流速的檢測。

一、溫度的檢測

光纖溫度傳感器采用一種和光纖折射率相匹配的高分子溫敏材料涂覆在二根熔接在一起的光纖外面，使光能由一根光纖輸入該反射面出另一根光纖輸出，由于這種新型溫敏材料受溫度影響，折射率發(fā)生變化，因此輸出的光功率與溫度呈函數(shù)關(guān)系。其物理本質(zhì)是利用光纖中傳輸?shù)墓獠ǖ奶卣鲄⒘?，如振幅、相位、偏振態(tài)、波長和模式等，對外界環(huán)境因素，如溫度，壓力，輻射等具有敏感特性。它屬于非接觸式測溫。

系統(tǒng)的工作原理為：在低溫區(qū)（400℃以下），輻射信號較弱，系統(tǒng)開啟發(fā)光二極管（LED）使熒光測溫系統(tǒng)工作。發(fā)光二極管發(fā)射調(diào)制的激勵光，經(jīng)聚光鏡耦合到Y(jié)型光纖的分支端，由Y型光纖并通過光纖耦合器耦合到光纖溫度傳感頭。光纖傳感頭端部受激勵光激發(fā)而發(fā)射熒光，熒光信號由光纖導(dǎo)出，并通過光纖耦合器從Y型光纖的另一分支端射出，由光電探測器接收。光電探測器輸出的光信號經(jīng)放大后由熒光信號處理系統(tǒng)處理，計(jì)算熒光壽命并由此得到所測溫度值。而在高溫區(qū)（400℃以上），輻射信號足夠強(qiáng)，輻射測溫系統(tǒng)工作，發(fā)光二極管關(guān)閉。輻射信號通過藍(lán)寶石光纖并通過Y型光纖輸出，由探測器轉(zhuǎn)換成電信號，系統(tǒng)通過檢測輻射信號強(qiáng)度計(jì)算得到所測溫度。光纖傳感頭端部由Cr3+離子摻雜，實(shí)現(xiàn)光激勵時(shí)的熒光發(fā)射。

二、壓力的檢測

光纖壓力傳感器主要有強(qiáng)度調(diào)制型、相位調(diào)制型和偏振調(diào)制型三種。

強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器是一種可用于測量位移、溫度、壓力、氣體濃度等多種物理量的高精度傳感器。大多基于彈性元件受壓發(fā)生機(jī)械形變，將壓力信號轉(zhuǎn)換為位移信號來進(jìn)行檢測。

三、液位、流量、流速的檢測

在化工、機(jī)械、水利、石油、醫(yī)療、污染檢測等領(lǐng)域經(jīng)常會遇到需要在惡劣環(huán)境下對液位、流量、流速等物理量進(jìn)行測量的問題。光纖傳感器在這些檢測中可以發(fā)揮獨(dú)特的作用。

將光纖用高溫火焰燒軟后對折，并將端部燒結(jié)成球形。光由一端導(dǎo)入，在球狀對折端部一部分光透射出去，另一部分光反射回來，由光纖的另一端導(dǎo)向探測器。這就構(gòu)成球面光纖液位檢測器。光纖流速計(jì)可以進(jìn)行非接觸測量，因此不會影響待測物體的流動狀態(tài)。被測流體可以是液體，也可以是氣體。

通過以上介紹，大家大致了解了光纖傳感器的應(yīng)用原理和應(yīng)用的幾個方面，物理學(xué)中的許多原理和科學(xué)家制造出來的東西都可以在生活中為我們所用，在生產(chǎn)中提高效率，同時(shí)還可以運(yùn)用在不同的領(lǐng)域，大千世界，人們可以運(yùn)用智慧和智力制造出無數(shù)新奇的東西，創(chuàng)新的思想改變世界。本文介紹了光纖傳感器的運(yùn)用領(lǐng)域，大家是否都了解了呢？