光纖傳感器在測試技術(shù)中的應用

發(fā)布時間：2022-07-26 15:59:37瀏覽次數(shù)：440來源于：立浦科技

光纖溫度傳感器-傳光型光纖溫度傳感器

圖 2(a) 為半導體吸光型 (傳光型)光纖溫度傳感器示意圖，將一根切斷的光導纖維裝在細鋼管內(nèi)，光纖兩端面間夾有一塊半導體感溫薄片(如GaAs或InP)，這種半導體感溫薄片透射光強隨被測溫度而變化。因此，當光纖一端輸入一恒定光強的光時，由于半導體感溫薄片透射能力隨溫度變化，光纖另一端接收元件所接受的光強也隨被測溫度而改變。于是通過測量光探測器輸出的電量，便能遙測到感溫探頭2(b)處的溫度。

探頭中，半導體材料的透過率與溫度的特性曲線如圖 2(c)所示，當溫度升高時，其透過率曲線向長波長方向移動。顯然，半導體材料的吸收率與其禁帶寬度Eg有關(guān)，禁帶寬度又隨溫度而變化，多數(shù)半導體材料的禁帶寬度Eg隨溫度丁的升高幾乎線性地減小，對應于半導體的透過率特性曲線邊沿的波長λg隨溫度升高向長波方向位移。當一個輻射光譜與λg相一致的光源發(fā)出的光，通過此半導體時，其透射光的強度隨溫度丁的升高而減少。那何為傳光型光纖傳感器？

傳光型光纖傳感器中的光纖僅作為傳輸光的介質(zhì)，只起傳輸光波的作用，對外界信息的“感覺”功能是依靠其它物質(zhì)的敏感元件來完成的，因此必須在光纖端面或中間加裝其它敏感元件才能構(gòu)成傳感器。這樣，傳感器中的光纖中間是中斷的、不連續(xù)的，中斷部分要接上其它介質(zhì)的敏感元件，如圖 1所示。

調(diào)制器是敏感元件，置于入射光纖和接收光纖之間，在被測對象的作用下，使敏感元件的光路遮斷或使敏感元件的光穿透率發(fā)生變化，這樣，光探測器所接收的光量便成為被測對象調(diào)制后的信號，經(jīng)放大、解凋后，就可得到被測對象。

3.2光纖液位傳感器

基于全內(nèi)反射原理，可以設計成光纖液位傳感器。光纖液位傳感器由以下三部分組成：

*接觸液體后光反射量的檢測器件即光敏感元件；

*傳輸光信號的雙芯光纖；

*發(fā)光、受光和信號處理的接收裝置。

圖 3(a)所示為光纖液位傳感器的基本結(jié)構(gòu)。這種傳感器的敏感元件和傳輸信號的光纖均由玻璃纖維構(gòu)成，故有絕緣性能好和抗電磁噪聲等優(yōu)點。

光纖液位傳感器的工作原理如圖 3(b)所示。發(fā)光器件射出來的光通過傳輸光纖送到敏感元件，在敏感元件的球面上，有一部分透過，而其余的光被反射回來。當敏感元件與液體相接觸時，與空氣接觸相比，球面部的光透射量增大，而反射量減少。因此，由反射光量即可知道敏感元件是否接觸液體。反射光量決定于敏感元件玻璃的折射率和被測定物質(zhì)的折射率。被測物質(zhì)的折射率越大，反射光量越小。來自敏感元件的反射光，通過傳輸光纖由受光器件的光電晶體管進行光電轉(zhuǎn)換后輸出。敏感元件的反射光量的變化，若以空氣的光量為基準，在水中則為-6-—7dB，在油中為-25—30dB。可對反射光量差別很大的水和油等進行物質(zhì)判別。

用微光檢測液位的光纖液位傳感器有如下特點：

*能用于易燃、易爆物等設施中；

*敏感元件的尺寸小，可用于檢測微量液體；

*從檢測液體開始到檢測信號輸出為止的響應時間短；

*敏感元件是玻璃的，故有抗化學腐蝕性；

*能檢測兩種(油、水等)液體界面：

*價格低廉。

在實際應用中應注意，光纖液面?zhèn)鞲衅鞑灰擞糜跈z測粘附在敏感元件玻璃表面的物質(zhì)。如何檢測液位？

在裝有液體的槽內(nèi)。將敏感元件安裝在液面下預定檢測的高度。當液面低于這一高度時，從敏感元件產(chǎn)生的反射光量就增加，根據(jù)這時，發(fā)生的信號就能檢測出液面位置。若在不同高度安裝敏感元件，則可檢測液面的高度

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