光纖傳感器的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì):
光纖傳感器有極高的靈敏度和精度、固有的安全性好、抗電磁干擾、高絕緣強(qiáng)度、耐腐蝕、集傳感與傳輸于一體、能與數(shù)字通信系統(tǒng)兼容等優(yōu)點(diǎn)。概括如下:
(1)高靈敏度;
(2)輕細(xì)柔韌便于安裝埋設(shè);
(3)電絕緣性及化學(xué)穩(wěn)定性。光纖本身是一種高絕緣、化學(xué)性能穩(wěn)定的物質(zhì),適用于電力系統(tǒng)及化學(xué)系統(tǒng)中需要高壓隔離和易燃易爆等惡劣的環(huán)境中;
(4)良好的安全性。光纖傳感器是電無源的敏感元件,故應(yīng)用于測(cè)量中時(shí),不存在漏電及電擊等安全隱患;
(5)抗電磁干擾。一般情況下光波頻率比電磁輻射頻率高,因此光在光纖中傳播不會(huì)受到電磁噪聲的影響;
(6)可分布式測(cè)量。一根光纖可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離連續(xù)測(cè)控,能準(zhǔn)確測(cè)出任一點(diǎn)上的應(yīng)變、損傷、振動(dòng)和溫度等信息,并由此形成具備很大范圍內(nèi)的監(jiān)測(cè)區(qū)域,提高對(duì)環(huán)境的檢測(cè)水平;
(7)使用壽命長(zhǎng)。光纖的主要材料是石英玻璃,外裹高分子材料的包層,這使得它具有相對(duì)于金屬傳感器更大的耐久性;
(8)傳輸容量大。以光纖為母線,用傳輸大容量的光纖代替笨重的多芯水下電纜采集收納各感知點(diǎn)的信息,并且通過復(fù)用技術(shù),來實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式的光纖傳感器監(jiān)測(cè)
分布式光纖傳感器
分布式光纖傳感技術(shù)是在70年代末提出的,它是隨著現(xiàn)在光纖工程中仍應(yīng)用十分廣泛的光時(shí)域反射(OTDR)技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來的。在這十幾年里,產(chǎn)生了一系列分布式光纖傳感機(jī)理和測(cè)量系統(tǒng),并在多個(gè)領(lǐng)域得以逐步應(yīng)用。目前,這項(xiàng)技術(shù)已成為光纖傳感技術(shù)中最具前途的技術(shù)之一。
分布式光纖傳感器是采用獨(dú)特的分布式光纖探測(cè)技術(shù),對(duì)沿光纖傳輸路徑上的空間分布和隨時(shí)間變化信息進(jìn)行測(cè)量或監(jiān)控的傳感器。利用光波在光纖中傳輸?shù)奶匦?,可沿光纖長(zhǎng)度方向連續(xù)的傳感被測(cè)量(如溫度、壓力、應(yīng)力和應(yīng)變等),光纖既是傳感介質(zhì),又是被測(cè)量的傳輸介質(zhì)。它將傳感光纖沿場(chǎng)排布,可以同時(shí)獲得被測(cè)場(chǎng)的空間分布和隨時(shí)間的變化信息,
分布式光纖傳感器有以下一些特點(diǎn):
1)分布式光纖傳感系統(tǒng)中的傳感元件僅為光纖;
2)一次測(cè)量就可以獲取整個(gè)光纖區(qū)域內(nèi)被測(cè)量的一維分布圖,將光纖架設(shè)成光柵狀,就可測(cè)定被測(cè)量的二維和三維分布情況;
3)系統(tǒng)的空間分辨力一般在米的量級(jí),因而對(duì)被測(cè)量在更窄范圍的變化一般只能觀測(cè)其平均值;
4)系統(tǒng)的測(cè)量精度與空間分辨力一般存在相互制約關(guān)系;
5)檢測(cè)信號(hào)一般較微弱,因而要求信號(hào)處理系統(tǒng)具有較高的信噪比;
6)由于在檢測(cè)過程中需進(jìn)行大量的信號(hào)加法平均、頻率的掃描、相位的跟蹤等處理,因而實(shí)現(xiàn)一次完整的測(cè)量需較長(zhǎng)的時(shí)間。
由于光纖電纜不易被電磁干擾,因此,分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)通常用于電力電纜熱點(diǎn)區(qū)位的溫度監(jiān)控和測(cè)量。對(duì)惡劣環(huán)境的把握和管理以及改善野外作業(yè)環(huán)境需求是促進(jìn)分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)市場(chǎng)穩(wěn)定增長(zhǎng)的主要原因。同時(shí),傳感器電纜部署的技術(shù)難題也是這一市場(chǎng)發(fā)展面臨的主要障礙。隨著應(yīng)用越來越廣泛,現(xiàn)在分布式光纖傳感器主要用于6大領(lǐng)域,包括管道和近海石油平臺(tái)等的結(jié)構(gòu)檢測(cè);液體管道和大壩的滲漏探測(cè);路面結(jié)冰探測(cè)、鐵路監(jiān)測(cè);安全系統(tǒng)探測(cè)、電力電纜監(jiān)視;光纖通信生產(chǎn)監(jiān)測(cè);環(huán)境監(jiān)測(cè)和長(zhǎng)期溫度測(cè)量。
最后給大家介紹工采網(wǎng)從國(guó)外進(jìn)口的三款功能各樣的光纖傳感器,首先是光纖溫度傳感器 - FOT-L-SD,這是一類非常適合在極端環(huán)境下測(cè)量溫度的光纖溫度傳感器,這種極端環(huán)境包括低溫、核環(huán)境、微波和高強(qiáng)度的RF等。FOT-L集所有您期望從理想傳感器器身獲取的優(yōu)良特性于一體。因此,即使在極端溫度和不利的環(huán)境下,這類傳感器依然能夠提供高精度和可靠的溫度測(cè)量。
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最后是光纖折射率傳感器 - FRI,是一款獨(dú)特的傳感器設(shè)計(jì)基于沖液Fabry-Perot光學(xué)腔體的長(zhǎng)度變化,以精確測(cè)定流體的折射率。沖液Fabry-Perot光學(xué)腔體的長(zhǎng)度與流體樣品的折射率呈正比 。因此,采用白光干涉技術(shù)測(cè)量Fabry-Perot腔體長(zhǎng)度,即可測(cè)定折射率。即使在惡劣的溫度、EMI、濕度環(huán)境和多變的簡(jiǎn)易標(biāo)定情況下,光纖信號(hào)調(diào)理器依然具備測(cè)量折射率的能力。FRI光纖折射率傳感器為業(yè)內(nèi)現(xiàn)有應(yīng)用提供了更好更可靠的折射率測(cè)量,同時(shí),該傳感器也具備惡劣條件下持續(xù)在線監(jiān)控流體折射率的新擴(kuò)展能力。
評(píng)論