光纖傳感器技術是在光纖、光通信和光電子技術的基礎上發(fā)展起來的。電磁干擾和腐蝕對其影響不大。它可以適應各種惡劣的氣象環(huán)境,無需額外的電源就可以長途傳輸。目前已成為傳感器行業(yè)的研究熱點。下面,電子介紹四種常見的光纖傳感器。
(1)光纖陀螺。
光纖陀螺按原理可分為干涉型、諧振型和布里淵型,是三代光纖陀螺的代表。21世紀初,第一代干涉光纖陀螺技術成熟,適合批量生產(chǎn)和商業(yè)化。第二代諧振光纖陀螺還處于實驗室研究向實用化發(fā)展的階段。第三代布里淵型仍處于理論研究階段。
根據(jù)采用的光學元件,光纖陀螺結構有三種實現(xiàn)方法:小分立元件系統(tǒng)、全光纖系統(tǒng)和集成光學元件系統(tǒng)。21世紀初,分離光學元件技術基本退出。全光纖系統(tǒng)用于低精度、低成本的開環(huán)光纖陀螺。由于工藝簡單,整體重復性好,成本低,集成光學器件陀螺在高精度光纖陀螺中非常流行,是其主要實現(xiàn)方法。
(2)光纖光柵傳感器。
光纖布拉格光柵傳感器是國內外光纖傳感器領域的研究熱點之一。傳統(tǒng)光纖傳感器基本可分為光強型和干涉型兩種類型。光強傳感器的缺點是光源不穩(wěn)定,光纖損耗和探測器容易老化。干涉?zhèn)鞲衅饕髢煞N干涉光的光強相同,因此需要固定參考點,使應用不方便。21世紀初開發(fā)的以光纖布拉格光柵為主的光纖光柵傳感器可以避免上述兩種情況,其傳感信號為波長調制,復用能力強。光纖光柵傳感器是建筑健康檢測、沖擊檢測、形狀控制和振動阻尼檢測中最理想的靈敏元件。光纖光柵傳感器廣泛應用于地球動力學、航天器、電力工業(yè)和化學傳感器。
(3)光纖電流傳感器。
隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展,電力傳輸系統(tǒng)的容量不斷增加,運行電壓等級越來越高,電流越來越大,很難測量,這顯示了光纖電流傳感器的優(yōu)點。在電力系統(tǒng)中,傳統(tǒng)的用于測量電流的傳感器是基于電磁感應的,存在以下缺點:易爆炸甚至災難性事故;大故障電流會引起鐵芯磁飽和;鐵芯共振效應;頻率響應慢;測量精度低;信號易受干擾;體積重量大、價格昂貴等,難以滿足新一代數(shù)字電網(wǎng)的發(fā)展需求。此時,光纖電流傳感器應運而生,應用廣泛。
(4)光纖水聽器。
光纖水聽器主要用于測量水下聲信號,通過高靈敏度光纖相干檢測將水聲信號轉換為光信號,并通過光纖傳輸?shù)叫盘柼幚硐到y(tǒng)進行識別。與傳統(tǒng)水聽器相比,光纖水聽器具有靈敏度高、響應帶寬寬、無電磁干擾等特點。廣泛應用于軍事、石油勘探、環(huán)境檢測等領域,具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
光纖水聽器按原理可分為干涉型、強度型、光柵型等。干涉光纖水聽器的關鍵技術已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟,在一些領域形成了產(chǎn)品。光纖光柵水聽器是目前研究的熱點。關鍵技術包括光源、光纖設備、探頭技術、抗偏振衰落技術、抗相位衰落技術、信號處理技術、多路復用技術和工程技術。