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列舉光纖傳感器的多項運用

五度易鏈 2018-10-31 2022 91

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 光纖陀螺按原理可分為干涉型、諧振型和布里淵型,這是三代光纖陀螺的代表。第一代干涉型光纖陀螺,目前該項技術已經成熟,適合進行批量生產和商品化;第二代諧振型光纖陀螺,暫時還處于實驗室研究向實用化推進的發展階段;第三代布里淵型,它還處于理論研究階段。

       信息時代,信息的獲取,傳遞,獲取和傳遞都是十分重要。傳感器作為可以傳遞信息的傳播媒介,已經呈現多元化發展,光纖傳感器就是一種。

       光纖傳感器的應用類別

     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,這是三代光纖陀螺的代表。第一代干涉型光纖陀螺,目前該項技術已經成熟,適合進行批量生產和商品化;第二代諧振型光纖陀螺,暫時還處于實驗室研究向實用化推進的發展階段;第三代布里淵型,它還處于理論研究階段。

  光纖陀螺結構根據所采用的光學元件有三種實現方法:小型分立元件系統、全光纖系統和集成光學元件系統。目前分立光學元件技術已經基本退出,全光纖系統用在開環低精度、低成本的光纖陀螺中,集成光學器件陀螺由于其工藝簡單、總體重復性好、成本低,所以在高精度光纖陀螺很受歡迎,是其主要實現方法。

  2. 光纖光柵傳感器

  目前國內外傳感器領域的研究熱點之一光纖布拉格光柵傳感器。傳統光纖傳感器基本上可分為兩種類型:光強型和干涉型。光強型傳感器的缺點在于光源不穩定,而且光纖損耗和探測器容易老化;干涉型傳感器由于要求兩路干涉光的光強同等,所以需要固定參考點而導致應用不方便。

  目前開發的以光纖布拉格光柵為主的光纖光柵傳感器可以避免出現上面兩種情況,其傳感信號為波長調制、復用能力強。在建筑健康檢測、沖擊檢測、形狀控制和振動阻尼檢測等應用中,光纖光柵傳感器是最理想的靈敏元件。光纖光柵傳感器在地球動力學、航天器、電力工業和化學傳感中有廣泛的應用。

  3. 光纖電流傳感器

  電力工業的迅猛發展帶動電力傳輸系統容量不斷增加,運行電壓等級也越來越高,電流也越來越大,這樣測量起來就非常困難,這就顯現出光纖電流傳感器的優點了。在電力系統中,傳統的用來測量電流的傳感器是以電磁感應為基礎,這就存在以下缺點:它容易爆炸以至引起災難性事故;大故障電流會造成鐵芯磁飽和;鐵芯發生共振效應;頻率響應慢;測量精度低;信號易受干擾;體積重量大、價格昂貴等等,已經很難滿足新一代數字電力網的發展需要。這個時候光纖電流傳感器應運而生。

  4. 光纖水聽器

  光纖水聽器主要用來測量水下聲信號,它通過高靈敏度的光纖相干檢測,將水聲信號轉換為光信號,并通過光纖傳至信號處理系統進行識別。與傳統水聽器相比,光纖水聽器具有靈敏度高、響應帶寬寬、不受電磁干擾等特點,廣泛用于軍事和石油勘探、環境檢測等領域,具有很大的發展潛力。光纖水聽器按原理可分為干涉型、強度型、光柵型等。干涉型光纖水聽器關鍵技術已經逐步發展成熟,在部分領域形成產品;光纖光柵水聽器則是當前研究的熱點,研究的關鍵技術涉及光源、光纖器件、探頭技術、抗偏振衰落技術、抗相位衰落技術、信號處理技術、多路復用技術以及工程技術等。

  光纖傳感器的應用實例

  正是由于光纖傳感器擁有如此之多的優點,使得其應用領域非常廣泛,涉及石油化工、電力、醫學、土木工程等諸多領域。

  1. 光纖傳感器在石油化工系統的應用

  在石油化工系統中,由于井下環境具有高溫、高壓、化學腐蝕以及電磁干擾強等特點,使得常規傳感器難以在井下很好地發揮作用。然而光纖本身不帶電,體小質輕,易彎曲,抗電磁干擾、抗輻射性能好。特別適合于易燃易爆、空間受嚴格限制及強電磁干擾等惡劣環境下使用,因此光纖傳感器在油井參數測量中發揮著不可替代的作用,它將成為可應用于油氣勘探及石油測井等領域的一項具有廣闊市場前景的新技術。

        2. 傳光光纖傳感器在醫學方面的應用

  在醫學中的應用醫用光纖傳感器目前主要是傳光型的。以其小巧、絕緣、不受射頻和微波干擾、測量精度高及與生物體親合性好等優點備受重視。本文將主要介紹傳光光纖在壓力測量、血流速度測量、pH值測量三個方面的應用。此外,它還可以應用于測量溫度和醫用圖像傳輸上面。

  3. 光纖傳感器在電力系統的應用

  電力系統網絡結構復雜、分布面廣,在高壓電力線和電力通信網絡上存在著各種各樣的隱患,因此,對系統內各種線路、網絡進行分布式監測顯得尤為重要。

     (1)高壓電纜溫度和應變測量中的應用

  聯系到我國南方地區去年所遭受到的雪災來考慮,如果能在高壓電纜上并行地鋪設傳感光纜,對電力系統電纜、鐵塔等設施的溫度、壓力等參量進行實時測量,就能夠做到及時排險,從而盡可能減少經濟損失。可見,光纖傳感器在電力系統將具有廣泛的應用前景。

  (2)在電功率傳感器中的應用

  電功率是反映電力系統中能量轉換與傳輸的基本電量,電功率測量是電力計量的一項重要內容。隨著電力工業的迅速發展,傳統的電磁測量方法日益顯露出其固有的局限性,如電絕緣、電磁干擾、磁飽和等問題,因而人們一直在致力于尋找測量電功率的新方法。可以說光纖傳感器的出現給人們解決這一問題帶來了福音。

 (3)在電力系統光纜監測中的應用

  電力系統有很多類別,而且我國各地存在地區和環境差異,相應的電纜環境也不同。所以,在進行光纖維護時能夠了解電纜情況,對電纜的維護起到了作用。

  

  


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