傳感器簡介
凡是利用一定的物性(物理、化學(xué)、生物)法則、定理、定律、效應(yīng)等進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換與信息轉(zhuǎn)換,并且輸出與輸入嚴(yán)格一一對應(yīng)的器件和裝置均可稱為傳感器;傳感器又被稱為變換器、轉(zhuǎn)換器、檢測器、敏感元件、換能器和一次儀表等。
傳感器具有以下作用與功能:1、測量與數(shù)據(jù)采集;2、檢測與控制作用;3、診斷與監(jiān)測作用;4、輔助觀測儀器;5、資源探測與環(huán)境保護(hù);6、醫(yī)療衛(wèi)生和家用電器;
傳感器的基本組成:傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測量電路三部分組成,有時(shí)還加上輔助電源。
1、力學(xué)量傳感器:光電式位移、位置傳感器;
光纖陀螺是光纖自身傳感器的一種,與激光陀螺相比,光纖陀螺靈敏度高,體積小,成本低,可以用于飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈等的高性能慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。
2、熱學(xué)量傳感器:光纖溫度傳感器;
一類是利用光導(dǎo)纖維本身具有的敏感功能而使光纖起溫度測量作用,同時(shí)利用光纖的特性將溫度信號以光的形式傳輸,該類型屬于功能型光纖溫度傳感器;另一類是光導(dǎo)纖維僅起傳輸光波的作用,感溫功能必須由在光纖端面加裝其他敏感元件來完成,屬于傳輸型光纖溫度傳感器。
光纖溫度傳感器具有測量精度高、抗電磁干擾、安全防爆、可繞性好等特點(diǎn)。
目前光纖溫度傳感器具體可分為晶體光纖溫度傳感器、半導(dǎo)體吸收光纖溫度傳感器、雙折射光纖溫度傳感器、光路遮斷式光纖溫度傳感器、熒光光纖溫度傳感器、Fabry-Rerot標(biāo)準(zhǔn)器光纖溫度傳感器、輻射式光纖溫度傳感器和分布參數(shù)式光纖溫度傳感器等。
3、流體量傳感器:
光纖傳感器流量計(jì):光纖傳感器渦輪流量計(jì);
光纖傳感器流量計(jì):光纖傳感器渦輪流量計(jì);
液位傳感器:
一:浮力式液位傳感器(恒浮力式、變浮力式;)
二:吹氣式液位傳感器;
三:電容式液位傳感器;
四:壓力傳感器式液位計(jì);
五:超聲波式液位傳感器;
六:放射線式液位傳感器;
七:雷達(dá)式液位計(jì);
光纖液位傳感器:
圖1為光纖液位傳感器的原理示意圖。
4、光學(xué)量傳感器:光纖傳感器;近年來,傳感器在朝著靈敏、、適應(yīng)性強(qiáng)、小巧和智能化的方向發(fā)展。在這一過程中,光纖傳感器這個(gè)傳感器家族的新成員倍受青睞。
光纖傳感器憑借著其大量的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為傳感器家族的*,它憑借著光纖的優(yōu)異性能而得到廣泛的應(yīng)用,并且在各種不同的測量中發(fā)揮著自己獨(dú)到的作用,成為傳感器家族中*的一員。
光纖傳感器與傳統(tǒng)的各類傳感器相比有一系列*的優(yōu)點(diǎn):用光纖傳輸光信號,能量損失極小;靈敏度高;抗電磁干擾和原子輻射的性能;防噪聲、無電火花、無短路負(fù)載;光纖具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定及徑細(xì)、質(zhì)軟、重量輕的機(jī)械性能;電絕緣性好、無感應(yīng)的電氣性能;耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學(xué)性能;防爆、光路有可撓性,以及便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)接,便于與光纖傳輸系統(tǒng)組成遙測網(wǎng)絡(luò)等;還有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、耗電少等。它能夠在人達(dá)不到的地方(如高溫區(qū)),或者對人有害的地區(qū)(如核輻射區(qū)),起到人的耳目的作用,而且還能超越人的生理界限,接收人的感官所感受不到的外界信息。
光纖傳感器一般可分為兩大類:一類是功能型傳感器,是利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件,所以又叫傳感型光纖傳感器;另一類是非功能型傳感器,利用其他敏感元件感受被測量的變化,光纖僅作為光的傳輸介質(zhì),傳輸來自遠(yuǎn)處或難以接近場所的光信號,因此,也稱做傳光型傳感器或混合型傳感器。
根據(jù)對光進(jìn)行調(diào)制的手段不同,光纖傳感器有強(qiáng)度(振幅)調(diào)制、相位調(diào)制、頻率調(diào)制、偏振調(diào)制、波長調(diào)制等不同工作原理的光纖傳感器。
光纖傳感器可以探測的物理量很多,按照被測對象的不同,光纖傳感器又可以分為聲場、電場、磁場、位移、壓力、溫度、流量、角速度、速度、加速度、振動、轉(zhuǎn)動、彎曲、應(yīng)變、電壓、電流、化學(xué)量、生物醫(yī)學(xué)量等各種光纖傳感器,還可以完成現(xiàn)有測量技術(shù)難以完成的測量任務(wù)。在狹小的空間里,在強(qiáng)電磁干擾和高電壓的環(huán)境里,光纖傳感器都顯示出了*的能力。目前光纖傳感器已經(jīng)有70多種,大致上分成光纖自身傳感器和利用光纖的傳感器。
5、電量傳感器:光纖電量傳感器;
6、磁學(xué)量傳感器;
7、聲學(xué)量傳感器;光纖聲傳感器就是一種利用光纖自身的傳感器。當(dāng)光纖受到一點(diǎn)很微小的外力作用時(shí),就會產(chǎn)生微彎曲,而其傳光能力發(fā)生很大的變化。聲音是一種機(jī)械波,它對光纖的作用就是使光纖受力并產(chǎn)生彎曲,通過彎曲就能夠得到聲音的強(qiáng)弱。
8、化學(xué)量傳感器:光纖化學(xué)傳感器;
利用化學(xué)發(fā)光、生物發(fā)光以及光敏器件與光導(dǎo)纖維技術(shù)制作傳感器,特別是光導(dǎo)纖維傳感器及以光導(dǎo)纖維為基礎(chǔ)的各種探針技術(shù),具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、抗電磁干擾能力強(qiáng)、體積小,可應(yīng)用于其他傳感器無法工作的惡劣環(huán)境等特點(diǎn)。
光纖化學(xué)傳感器可分為兩種基本類型:光導(dǎo)型和化學(xué)型。
光電檢測器件可采用光電倍增管(PMT)、PIN光電二極管(PIN-FET)、雪崩光電二極管、光電二極管等。
9、生物傳感器:光纖型酶傳感器;
10、仿生及機(jī)器人傳感器;
11、生態(tài)環(huán)境傳感器:光纖傳感器;
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