光纖傳感器優(yōu)勢

 光纖傳感器發(fā)展十分迅速的主要原因，是它具有其他傳感器不可媲美的許多優(yōu)點。以電為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)傳感器是一種把被測量的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y電信號的裝置，是由電源、敏感元件、信號接收和處理系統(tǒng)，以及傳輸信息所用金屬導(dǎo)線組成。光纖傳感器則是一種把被測量的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y光信號的裝置。由光發(fā)送器、敏感元件(光纖或非光纖的)、光接收器、信號處理系統(tǒng)，以及光纖構(gòu)成。由光發(fā)送器發(fā)出的光經(jīng)源光纖引導(dǎo)至敏感元件，在這里，光的某一性質(zhì)受到被測量的調(diào)制。已調(diào)光經(jīng)接收光纖耦合到光接收器，使光信號變?yōu)殡娦盘?，最后?jīng)信號處理系統(tǒng)處理，得到我們所期待的被測量。

光通信是一門古老的技術(shù)。通常，手是光調(diào)制器，眼睛是光探測器，光在空氣中傳播。顯然，這樣的光通信有許多缺點，它不能適應(yīng)現(xiàn)代電子學(xué)發(fā)展的要求。因此，1966年Kao和Hockham提出用低損耗光纖導(dǎo)光，從而解決了光在大氣中傳播的不穩(wěn)定因素，使遠(yuǎn)距離導(dǎo)光成為可能。利用光纖研制光纖傳感器始于1977年，該技術(shù)一問世即引起人們的極大興趣，目前光纖傳感器已經(jīng)得到異常迅猛的發(fā)展。

光纖傳感器發(fā)展十分迅速的主要原因，是它具有其他傳感器不可媲美的許多優(yōu)點。這些優(yōu)點是：

①電絕緣。因為光纖本身是電介質(zhì)，而且敏感元件也可用電介質(zhì)材料制作，因此光纖傳感器具有良好的電絕緣性，光纖表面能承受80kV/20cm電壓。因此它特別適用于高壓的供電系統(tǒng)以及大容量電機的測試。

②抗電磁干擾。這是光纖測量及光纖傳感器極其獨特的性能特征，因此光纖傳感器特別適用于高壓大電流、強磁場、噪聲、強輻射等惡劣環(huán)境中，能解決許多傳感器無法解決的問題。

③非侵入性。由于傳感頭可制作成電絕緣的，而且其體積可以做得很小(最小做到只稍大于光纖的芯徑)，因此，它不僅對電磁場是非侵入式的，而且對速度場也是非侵入式的，故對被測場不產(chǎn)生干擾。這對于弱電磁場及小管道內(nèi)流速、流量等的監(jiān)測特別具有實用價值。

④高靈敏度。高靈敏度是光學(xué)測量的優(yōu)點之一。利用光作為信息載體的光纖傳感器的靈敏度很高，它是某些精密測量與控制必不可少的工具。

⑤容易實現(xiàn)對被測信號的遠(yuǎn)距離監(jiān)控。由于光纖的傳輸損耗很小(目前石英玻璃系光纖的最小光損耗可低達(dá)0.16dB/km)，因此光纖傳感器技術(shù)與遙測技術(shù)相結(jié)合，很容易實現(xiàn)對被測場的遠(yuǎn)距離監(jiān)控。這對于工業(yè)生產(chǎn)過程的自動控制以及對核輻射、易燃、易爆氣體和大氣污染等進(jìn)行監(jiān)測尤為重要。

⑥幾何形狀有多方面的適應(yīng)性，可構(gòu)成任意形狀的光纖傳感器。

⑦傳輸頻帶寬。光纖的帶寬距離乘積為30MHzkm10GHzkm。

⑧光纖傳感器無可動部分、無電源，是一個電氣無源系統(tǒng)。

此外，光纖還有耐水性好、抗腐蝕性強、可高密度傳輸數(shù)據(jù)等優(yōu)點。利用光纖能構(gòu)成種類繁多的傳感器，故有人稱光纖傳感器是萬能傳感器。它可測量許多物理量，應(yīng)用范圍遍布軍事、民用、商業(yè)、醫(yī)學(xué)、工業(yè)控制等各個領(lǐng)域，如下表所列。

表 用光纖測量的物理量

目前，已證明用光纖可構(gòu)成檢測加速度、速度、位移、角加速度、角速度、角位移、壓力、彎曲、應(yīng)變、轉(zhuǎn)矩、溫度、電壓、電流、液面、流量、流速、濃度、PH值、磁、聲、光、射線等多種物理量的傳感器，這些傳感器與以電為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)傳感器相比較，在測量原理上有本質(zhì)的差別。傳統(tǒng)傳感器是以機-電測量為基礎(chǔ)，而光纖傳感器則以光學(xué)測量為基礎(chǔ)。