光纤传感器的研究发展历程(光纤传感器综述)

2024-06-10 00:41:04 来源:高信仪器仪表网 作者:admin

大家好,今天小编关注到一个比较有意思的话题,就是关于光纤传感器的研究发展历程的问题,于是小编就整理了5个相关介绍光纤传感器的研究发展历程的解答,让我们一起看看吧。

  1. 光纤传感器的发展前景
  2. 几种主要光纤传感器发展现状
  3. 光纤光栅传感器技术及其在电力系统中的应用 光纤光栅传感器原理
  4. 传感器的发展历史
  5. 在传感器中,干涉型光纤传感器又是怎么一回事呢?

1、光纤传感器的发展前景

光纤传感器不受电磁场干扰并且可实现长距离低损耗传输,是电力设备监测应用的理想选择。

我国对光纤光栅传感器研究相对较晚,但已经有较大发展,随着实用、廉价的波长解调技术进一步发展完善,光纤光栅传感器将有广阔的发展前景。

未来先进光电技术发展态势:光电产业将成为第一主导产业。会向更高速率发展、相干持续下沉、向灵活光交换发展、向更宽的通信窗口发展。

一是开发新材料、新工艺和开发新型传感器;二是实现传感器的多功能、高精度、集成化和智能化;三是实现传感技术硬件系统与元器件的微小型化;四是通过传感器与其它学科的交叉整合,实现无线网络化。

2、几种主要光纤传感器发展现状

传统光纤传感器基本上可分为两种类型:光强型和干涉型。光强型传感器的缺点在于光源不稳定,而且光纤损耗和探测器容易老化;干涉型传感器由于要求两路干涉光的光强同等,所以 需要固定参考点而导致应用不方便。

灵敏度高; 其几何形状适应性强,可制成任意形状的光纤传感器;可以制造能够感知各种物理信息(声音、磁场、温度、旋转等)的设备; 可用于高压、电噪声、高温、腐蚀等恶劣环境。与光纤遥测技术具有内在的兼容性。

传统终端市场包括航空航天、国防、石油天然气开采、基础设施发展和电信行业。传统终端市场的发展将继续推进全球光纤传感器市场的增长。

目前光纤传感器已经有70多种,大致上分成光纤自身传感器和利用光纤传感器。近年来得到很好的发展,大多应用在低碳领域。在风力发电中,光纤传感工艺开始用于检测和优化风力发电风轮系统。作为发展最快的能源工艺,风轮的尺寸越来越大。

基于石英晶体反压电效应的光纤电压传感器,利用地与高电势间电场的线积分来测量高电压(≥420kV),这种传感器可用于空气绝缘室外电力系统。

3、光纤光栅传感器技术及其在电力系统中的应用 光纤光栅传感器原理

光纤光栅在工作原理上基于光的干涉原理,这种干涉现象是由光的波动性质决定的。通过控制光的干涉条件,可以改变光栅对光的反射和透射率。

其基本的原理是这样的,当指示光栅慢慢的进行移动的时候,传感器的标尺光栅就会产生出叠栅条纹。这个叠栅条纹的特征是依照正弦规律进行分布,并且这些条纹会呈现出明暗相间的样子。

光纤光栅温度传感器属于光纤传感器的一种,是通过外界物理参量对光纤布拉格波长的调制来获取传感信息,是一种波长调制型光纤传感器。

光栅传感器的基本原理是,光栅的Bragg波长是由lB=2nL决定的。当光纤光栅所处环境的温度,应力,应变或其它物理量发生变化时,光栅的周期或纤芯折射率将发生变化,从而使反射光的波长发生变化。

啁啾光纤光栅传感器的工作原理 上面介绍的光栅传感器系统,光栅的几何结构是均匀的,对单参数的定点测量很有效,但在需要同时测量应变和温度或者测量应变或温度沿光栅长度的分布时就显得力不从心。

4、传感器的发展历史

由70年代开始发展起来,这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成,是利用材料某些特性制成的。例如:利用热电效应、霍尔效应、光敏效应,分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等。

中国传感器的发展历程可以追溯到上世纪50年代。以下是一些关键的发展节点:上世纪50年代:中国开始在军事领域开展传感器研究,主要涉及雷达、触发器和隐身技术等。

世纪70年代中期,跟着新工艺、新材料、新技术的出现,尤其是电子技术的迅猛展开出现体积细巧、规划简略的位移式压力传感器。

从17世纪初伽利略发明温度计开始,人们开始利用温度进行测量。真正把温度变成电信号的传感器是1821年由德国物理学家赛贝发明的,这就是后来的热电偶传感器。五十年以后,另一位德国人西门子发明了铂电阻温度计。

老式的油压传感器和水温传感器是彼此独立的,由于有着明确的最大值或最小值的限定,其中一些传感器的实际作用就相当于开关。随着传感器向电子化和数字化方向发展,它们的输出值将得到更多的相关利用。

5、在传感器中,干涉型光纤传感器又是怎么一回事呢?

当压力、温度、振动等外界因素作用到光纤上时,光纤中传输的光信号可能会在强度、波长、频率、相位、偏振态等特性上发生变化,光纤传感器就是利用这种光学特性变化来感知外界因素的传感器。

干涉型光纤传感器的基本机理是:在一段单模光纤中传输的相干光,因待测能量场的作用,而产生相位调制。

干涉是指两个或多个光波相互叠加形成的干涉图样。在光纤传感器中,通过使光波在光纤中沿不同路径传播,利用不同路径上光波的相位差来实现测量。

相位型传感器原理:在一段单模光纤中传输的相干光,因待测物理场的作用,产生了相位调制。优点:理论上,相位型传感器的灵敏度要比现有的传感器高出几个数量级,并可通过改变光纤上的涂层来改变其传感的物理量。

到此,以上就是小编对于光纤传感器的研究发展历程的问题就介绍到这了,希望介绍关于光纤传感器的研究发展历程的5点解答对大家有用。

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