光纖傳感器抽種類(lèi)及其原理
光纖液位傳感器?
圖9.5所示為基于全內(nèi)反射原理研制的液位傳感器。它由LED光源，光電二極管，多模光纖等組成。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，在光纖測(cè)頭端有一個(gè)圓錐體反射器。當(dāng)測(cè)頭置于空氣中，沒(méi)有接觸液面時(shí)，光線(xiàn)在圓錐體內(nèi)發(fā)生全內(nèi)反射而返回到光電二極管。當(dāng)測(cè)頭接觸液面時(shí)，由于液體折射率與空氣不同，全內(nèi)反射被破壞，將有部分光線(xiàn)透入液體內(nèi)，使返回到光電二極管的光強(qiáng)變?nèi)?；返回光?qiáng)是液體折射率的線(xiàn)性函數(shù)。返回光強(qiáng)發(fā)生突變時(shí)，表明測(cè)頭已接觸到液位。?
圖(a)結(jié)構(gòu)主要是由一個(gè)Y型光纖、全反射錐體、LED光源以及光電二極管等組成。?
圖(b)所示是一種U型結(jié)構(gòu)。當(dāng)測(cè)頭浸入到液體內(nèi)時(shí)，無(wú)包層的光纖光波導(dǎo)的數(shù)值孔徑增加，液體起到了包層的作用，接收光強(qiáng)與液體的折射率和測(cè)頭彎曲的形狀有關(guān)。為了避免雜光干擾，光源采用交流調(diào)制。?
圖(c)結(jié)構(gòu)中，兩根多模光纖由棱鏡耦合在一起，它的光調(diào)制深度最強(qiáng)，而且對(duì)光源和光電接收器的要求不高。?由于同一種溶液在不同濃度時(shí)的折射率也不同，所以經(jīng)過(guò)標(biāo)定，這種液位傳感器也可作為濃度計(jì)。光纖液位計(jì)可用于易燃、易爆場(chǎng)合，但不能探測(cè)污濁液體以及會(huì)粘附在測(cè)頭表面的粘稠物質(zhì)。?
二.熱輻射光纖溫度傳感器
熱輻射光纖溫度傳感器是利用光纖內(nèi)產(chǎn)生的熱輻射來(lái)傳感溫度的一種器件。它是以光纖纖芯中的熱點(diǎn)本身所產(chǎn)生的黑體輻射現(xiàn)象為基礎(chǔ)。這種傳感器非常類(lèi)似于傳統(tǒng)的高溫計(jì)，只不過(guò)這種裝置不是探測(cè)來(lái)自熾熱的不透明的物體表面的輻射，而是把光纖本身作為一個(gè)待測(cè)溫度的黑體腔。利用這種方法可確定光纖上任何位置熱點(diǎn)的溫度。由于它只探測(cè)熱輻射，故無(wú)需任何光源。這種傳感器可以用來(lái)監(jiān)視一些大型電氣設(shè)備如電機(jī)、變壓器等內(nèi)部熱點(diǎn)的變化情況。?
三.光纖角速度傳感器(光纖陀螺)?
光纖角速度傳感器又名光纖陀螺；其理論測(cè)量精度遠(yuǎn)高于機(jī)械和激光陀螺儀。它以塞格納克效應(yīng)為其物理基礎(chǔ)。
四.光纖電流傳感器?
圖9.6為偏振態(tài)調(diào)制型光纖電流傳感器原理圖。根據(jù)法拉第旋光效應(yīng)，由電流所形成的磁場(chǎng)會(huì)引起光纖中線(xiàn)偏振光的偏轉(zhuǎn)；檢測(cè)偏轉(zhuǎn)角的大小，就可得到相應(yīng)的電流值。如圖所示:
圖9.6? 偏振態(tài)調(diào)