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为什么采用光纤传感器的方式测量物理量

已有 23456 次阅读2020-4-24 09:05 |个人分类:传感器| 光纤传感器

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光纤传感为电路和电子电路无法工作的地方提供了测量解决方案。光纤传感器的工作完全基于光子,也就是通常所说的光。从物理学的角度看,光子没有质量,光子不干涉电子,光子只在特定条件下干涉其他光子。因此,即使在高电磁场、高磁场、高辐射场和极端温度的环境中,光子的行为也是可以预测和控制的。

随着光纤的出现,科学界已经学会在很小的一片玻璃中以最小的损耗或干扰引导光进行长距离的传输。如果没有光纤,我们所知道的互联网就不会存在。令人难以置信的大量信息通过光纤网络在全世界传播。

很明显,光子可以只用光来感知物理量。许多来自通信行业的光纤创新可以直接应用于光纤传感。一些最早的光纤传感器是在20世纪70年代被描述和演示的光纤旋转传感器(陀螺仪)。光纤陀螺是一种成熟的产品,具有极高的精度和可靠性,主要用于高端导航系统以及地球物理钻井设备制导系统。基于光学干扰的光纤声学传感器非常敏感,它们可以捕捉到压力波的微小变化,并探测来自令人难以置信的距离的声音——复杂的声纳应用是它们的主要应用。温度、应变、位置、速度、角度、振动和声音传感器都已实现并投入商业使用。当然,大多数其他物理量都可以用光来感知和测量。然而,并不是所有的可能性都被探索或开发了。

根据定义,光纤传感器完全由光控制,不包括任何电子元件。通常,光纤传感器是使用一定数量的光来“审问”的,并且传感器会根据被测量的物理量来改变审问光信号的特性。询问器将接收到的光学信号转换成模拟或数字形式的电子量,并作为附加控制设备的接口。

虽然光纤通信广泛应用于工业网络,但与这些网络相连的传感器通常是测量温度、压力、流量、位置、速度等的传统电子传感器。尽管今天的电子产品功能强大、功能多样、错综复杂,但还是有局限的。温度范围被限制在大约-65°C+125°C之间,电子传感器在高电磁、磁场或辐射(x射线)下无法可靠工作。电子传感器易受雷击或高压输电线路等高压场的影响。长电链易受干扰和接地回路的影响,从而影响敏感的传感器信号。光纤线路不存在上述问题。

FISO正确地识别了电子领域之外的传感需求,开始开发第一个光纤编码器,并于很快的推出该产品。感应电缆有轨电车在山区的移动,并对闪电免疫,消除了停电现象,提高了可靠性,从而节省了时间成本。从那以后,我们增加了许多功能来支持我们的客户,努力克服传统的基于电子的传感器的限制。

光纤传感器不仅比电子传感器更有优势,而且使新技术得以出现。传感器可以和病人一起部署在MRI钻孔内。该传感器不仅不受极端磁场的影响,而且在成像过程中是透明的,不可见的。这导致了新的发展,机器人集成在核磁共振孔。其他实现包括用于MRI软件算法开发的幻像器官。例如,一个人造心脏使用气动动力来移动心脏肌肉,而光纤传感器监控人造肌肉的正确运动。

显然,光纤传感器并不意味着要取代电子传感器。相反,它们增强了自动化和测量系统,允许解决方案,如果没有光纤能力,就不可能实现,或者实现起来很麻烦,光纤传感器是新技术的推动者。

接下来将分别推荐对应温度、压力、折射率和应变等领域应用的光纤传感器,由工采网从国外引进的高质量光纤温度传感器 - FOT-L-BA和光纤温度传感器 - FOT-L-SDFOT-L-SD FOT-L-BA 是一类非常适合在极端环境下测量温度的光纤温度传感器,这种极端环境包括低温、核环境、微波和高强度的RF等。FOT-L集所有您期望从理想传感器器身获取的优良特性于一体。因此,即使在极端温度和不利的环境下,这类传感器依然能够提供高精度和可靠的温度测量。两种 FOT-L 温度传感器的主要特征都是完全不受EMIRFI影响,同时,它们的尺寸小、针对危险环境内置安全装置、耐高温、耐腐蚀并且具备较高的精度。

光纤压力传感器 - FOP-M260FOP-M260光纤压力传感器是专为医疗领域涉及的小体积,高精度的传感器。完全抗电磁干扰且对人体完全本质安全。广泛应用于心血管科、肠胃科、药物学等医疗领域。

光纤折射率传感器 - FRI,FRI是一种光纤折射率传感器,此类传感器是测量工业、化学和食品加工过程中流体折射率的理想产品。它们也常被用来测量油浓度比例。对于仪器行业的工程师而言,这种经现场验证的解决方案无疑是一种宝贵的资产。作为一种小型传感器,FRI可以提供在线折射率测量,同时使用它可以持续对任何过程进行监控,不管这种过程是工业过程还是食品工程的化学过程,这样就排除了人工采样和测量一致性的问题。此外,FRI传感器还可在不同的温度、EMI和其他条件变化的环境下正常工作。

光纤应变传感器 - SFO-W,SFO-W是一种光纤点焊应变传感器,主要针对土木工程应用,如水坝、桥梁、隧道和其他结构的监控。SFO-W光纤应变传感器具备尺寸小、精度高、不受EMI/RFI干扰、耐腐蚀和耐高温的特点。此传感器主要基于突破光纤传感的独特光纤应变传感器技术。非固有的 Fabry-Perot 应变传感器嵌于钢管内部,因此可以监控点焊传感器的拉伸或压缩运动。

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