光纖傳感器的基本結(jié)構(gòu)由光源、傳輸光纖和光檢測(cè)部分組成,目前已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。今天我們來(lái)說(shuō)說(shuō)光纖傳感器應(yīng)用的注意事項(xiàng)。
第一,光纖。
常見的光纖有階梯型、梯度型多模型光纖和單模型光纖,選擇光纖時(shí)必須考慮以下因素
(1)光纖數(shù)值孔徑NA。從提高光源與光纖耦合效率的角度來(lái)看,需要大的NA,但是NA越大,光纖的模具分散越嚴(yán)重,傳輸信息的能力越小。但是,對(duì)于大多數(shù)光纖傳感器來(lái)說(shuō),沒(méi)有信息容量的問(wèn)題,光纖最好是最大孔徑,一般要求為0.2≤NA0.4。
(2)光纖傳輸損耗。傳輸損耗是光纖最重要的光學(xué)特性,很大程度上決定了遠(yuǎn)程光纖通信中繼站的穿越。但在光纖傳感器系統(tǒng)中,大部分距離相對(duì)較短,長(zhǎng)度不到4M,短度只有幾毫米。特別是作為敏感元件的特殊光纖,可以放寬傳輸損耗的要求,一般可以使用損耗10dB/km的光纖。
(3)分散。分散是影響光纖信息容量的重要參數(shù),如前面所說(shuō),這方面的要求可以放寬。
(4)光纖強(qiáng)度。對(duì)于光纖傳感器來(lái)說(shuō),無(wú)一例外都需要更強(qiáng)的強(qiáng)度。
二是光源。
光源多,對(duì)光源的基本要求一致,必須使具有適當(dāng)特性、功率足夠大的光達(dá)到檢測(cè)器,以確保檢測(cè)系統(tǒng)具有足夠大的信噪比。原則是選擇輻射足夠強(qiáng)的光源,要求敏感元件的工作波長(zhǎng)具有最大的輻射功率;光源必須與光纖匹配,以獲得最佳的耦合率;光源穩(wěn)定性好,可以在長(zhǎng)期室溫下工作。
(1)白熾光源。白熾光源的輻射類似于黑體輻射。它的優(yōu)點(diǎn)是:價(jià)格低廉,易于獲得,使用方便,但在傳感器中使用。由于輻射密度小,只能與光纖束和粗芯階躍光纖配合使用。缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差,使用壽命短。
(2)氣體激光。高相干光源,易于單模工作,線性極窄;輻射密度高,與單模光纖耦合效率高;噪音小。
(3)固體激光。目前主要使用的是固體的、體積小、堅(jiān)固耐用、效率高、輻射密度高等固體型。譜子均勻且較窄,缺點(diǎn)是相干性和頻率穩(wěn)定性不如氣體激光。
(4)半導(dǎo)體激光。它是光纖傳感器的重要光源,主要用于發(fā)光二極管,具有體積小、堅(jiān)固耐用、使用壽命長(zhǎng)、可靠性高、輻射密度適中、電源簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
三是光電探測(cè)器。
光電探測(cè)器是光電檢測(cè)中不可缺少的設(shè)備,將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。選擇標(biāo)準(zhǔn):工作帶的靈敏度高;有檢測(cè)器引入的噪音一定要小,所以要選擇暗電流、漏電流、并聯(lián)導(dǎo)電盡可能小的設(shè)備;可靠性高,穩(wěn)定性好;尺寸小,組裝方便,容易與光纖耦合;偏壓或偏流不宜過(guò)高;價(jià)格低廉。