光纖 電磁傳感器:什么是光纖傳感器?

2022/01/08 16:57 · 傳感器知識資訊 ·  · 光纖 電磁傳感器:什么是光纖傳感器?已關閉評論
摘要:

光纖電磁傳感器:什么是光纖傳感器?光纖傳感器是一種將被測對象的狀態轉變為可測的光信號的傳感器。光纖傳感器的工作原理是將光源入射的光束經由光纖送入調制器,在調制器內與外界被測參數的相互作用,使光的光學性質如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態等發生變化,成為被調制的光信號,再經過光纖送入光

光纖 電磁傳感器:什么是光纖傳感器?  第1張

光纖 電磁傳感器:什么是光纖傳感器?

光纖傳感器是一種將被測對象的狀態轉變為可測的光信號的傳感器。
光纖傳感器的工作原理是將光源入射的光束經由光纖送入調制器,在調制器內與外界被測參數的相互作用, 使光的光學性質如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態等發生變化,成為被調制的光信號,再經過光纖送入光電器件、經解調器后獲得被測參數。
傳感器在朝著靈敏、精確、適應性強、小巧和智能化的方向發展。在這一過程中,光纖傳感器這個傳感器家族的新成員倍受青睞。光纖具有很多優異的性能,例如:具有抗電磁和原子輻射干擾的性能,徑細、質軟、重量輕的機械性能;絕緣、無感應的電氣性能。
擴展資料:
光纖傳感器的分類:
一、功能型
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, 被測量對光纖內傳輸的光進行調制, 使傳輸的光的強度、相位、頻率或偏振態等特性發生變化, 再通過對被調制過的信號進行解調, 從而得出被測信號。
二、非功能光纖型
非功能型光纖傳感器是利用其它敏感元件感受被測量的變化, 光纖僅作為信息的傳輸介質,常采用單模光纖。光纖在其中僅起導光作用,光照在光纖型敏感元件上受被測量調制。
三、傳光型光纖
傳光型光纖傳感器是將經過被測對象所調制的光信號輸入光纖后,通過在輸出端進行光信號處理而進行測量的,這類傳感器帶有另外的感光元件對待測物理量敏感,光纖僅作為傳光元件,必須附加能夠對光纖所傳遞的光進行調制的敏感元件才能組成傳感元件。
參考資料來源:百度百科—光纖傳感器

特點如下:
一。靈敏度較高;
二。幾何形狀具有多方面的適應性,可以制成任意形狀的光纖傳感器;
三??梢灾圃靷鞲懈鞣N不同物理信息(聲、磁、溫度、旋轉等)的器件;
四??梢杂糜诟邏?、電氣噪聲、高溫、腐蝕、或其它的惡劣環境;
五。而且具有與光纖遙測技術的內在相容性。
光纖傳感器的優點是與傳統的各類傳感器相比,光纖傳感器用光作為敏感信息的載體,用光纖作為傳遞敏感信息的媒質,具有光纖及光學測量的特點,有一系列獨特的優點。電絕緣性能好,抗電磁干擾能力強,非侵入性,高靈敏度,容易實現對被測信號的遠距離監控,耐腐蝕,防爆,光路有可撓曲性,便于與計算機聯接。
傳感器朝著靈敏、精確、適應性強、小巧和智能化的方向發展,它能夠在人達不到的地方(如高溫區或者對人有害的地區,如核輻射區),起到人的耳目作用,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。
用途
1用于電話、網絡寬帶等數字型號傳輸。
2用于自動售貨機、金融終端有關的設備、點鈔機的紙幣、卡、硬幣、存折等的通過情況
3用于自動化設備上產品定位、計數、識別。

光纖傳感器包括兩種:
功能型——利用光纖本身的某種敏感特性或功能制成。
這種傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經過光纖送入調制器,使待測參數與進入調制區的光相互作用后,導致光的光學性質(如光的強度、波長、頻率、相位、偏正態等)發生變化,稱為被調制的信號光,再經過光纖送入光探測器,經解調后,獲得被測參數。
傳光型——光纖僅僅起傳輸光的作用,它在光纖端面或中間加裝其它敏感元件感受被測量的變化。
理論上任意傳感器都可以改裝成傳光型光纖傳感器。

光纖傳感器由光源、敏感元件(光纖的或非光纖的)、光探測器、信號處理系統以及光纖等組成。原理實際上是研究光在調制區內,外界信號(溫度、壓力、應變、位移、振動、電場等)與光的相互作用,即研究光被外界參數的調制原理。外界信號可能引起光的強度、波長、頻率、相位、偏振態等光學性質的變化,從而形成不同的調制。

光纖 電磁傳感器:什么是光纖傳感器?  第2張

光纖 電磁傳感器:光纖電流傳感器

收藏
查看我的收藏
0
有用+1
已投票
0
光纖電流傳感器
語音
編輯
鎖定
討論
上傳視頻
上傳視頻
本詞條缺少概述圖,補充相關內容使詞條更完整,還能快速升級,趕緊來編輯吧!
光纖電流傳感器是一種智能電網設備,其原理利用磁光晶體的法拉第效應。
中文名
光纖電流傳感器
原 理
利用磁光晶體的法拉弟效應
優 點
抗電磁干擾能力強信號衰減小
應 用
智能電網等
目錄
1
簡述
2
應用
3
優點
光纖電流傳感器簡述
編輯
語音
光纖電流傳感器的結構示意圖
現代工業的高速發展,對電網的輸送和檢測提出了更高的要求,傳統的高壓大電流的測量手段將面臨嚴峻的考驗.隨著光纖技術和材料科學的發展而發展起來的光纖電流傳感系統,因具有很好的絕緣性和抗干擾能力,較高的測量精度,容易小型化,沒有潛在的爆炸危險等一系列優越性,而受到人們的廣泛重視.光纖電流傳感器的主要原理是利用磁光晶體的法拉弟效應.根據of=VBl,通過對法拉弟旋轉角0F的測量,可得到電流所產生的磁場強度,從而可以計算出電流大?。捎诠饫w具有抗電磁干擾能力強、絕緣性能好、信號衰減小的優點,因而在法拉弟電流傳感器研究中,一般均采用光纖作為傳輸介質,其工作原理如《光纖電流傳感器的結構示意圖》所示:激光束通過光纖,并經起偏器產生偏振光,經自聚焦透鏡人射到磁光晶體:在電流產生的外磁場作用下,偏振面旋轉θF角度;經過檢偏器、光纖,進人信號檢測系統,通過對θF的測量得到電流值.當設置系統中兩偏振器透光主軸的夾角為45°,經過傳感系統后的出射光強為:l=(Io/2)(1+sin2θF)式中Io為入射光強.通過對出射光強的測量,就可以得出θF,從而可測出電流的大?。?br /> 光纖電流傳感器應用
編輯
語音
1、應用于智能電網城市用電量的增加,使得供電設備經常處于超負荷預裝狀態,電源設備面臨的考驗也越來越大,電子設備60%的故障都來自電源。隨著電源問題日益突出的嚴重性,電源技術漸漸被廣大廠商重視,具有傳感檢測、傳感采樣、傳感保護的電源技術漸成趨勢,保護電源的設備也隨之誕生,檢測電流或電壓的傳感器應運而生。電流傳感器是指能感受被測電流并轉換成可用輸出信號的傳感器,在國內外的用途非常廣泛。閉環電流傳感器不間斷監測電量隨著新能源技術的開發和發展,電流傳感器在風電行業的應
[1]
用尤為重要,它是風能渦輪機中轉換器必不可少的元件。在轉換器中,需要裝有非常多的小型或PCB電流傳感器,它屬于一個閉環控制系統,確保逆變器能夠迅速響應。逆變器與發電機的同時作用,可以確保在風能渦輪機啟動之后在一個很寬的風速范圍內為電網提供持續功率,直到渦輪機在上限風速時停機為止。為了使驅動器能達到最好的工作狀態,需要對工作中的電流進行不間斷的測量,電流傳感器的性能直接影響著電路控制的質量和響應時間,這也是它能夠在風電行業得到廣泛應用的原因。同時,閉環電流傳感器不僅帶寬高、響應時間快,它還具有線性度好和精確度高等優點。電流傳感器減少電纜負荷量在英國,一種適合于安裝在240伏-600安變電站主線上的電流傳感器誕生了,這種傳感器對變電站的電力輸出進行監控,可以減少地方電網故障所造成的停電時間。電流傳感器可以對供電電纜進行電流監控,若是電纜出線超負荷,這些電流傳感器可將一部分負荷轉移到其他相中,或者是新鋪設的電纜中,保護電纜的安全使用和運行。隨著智能電網的不斷發展和升級,電流傳感器也在技術、設計和效用等方面不斷進行改進和完善,對冶金、化工等行業的電流測流具有重大作用?;谥悄茈娋W的光纖電流傳感器新型光纖電流傳感器就是智能電網快速發展的科技產物。我國推出了XDGDL-1光纖電流傳感系統,實現了管線電流傳感系統的全數字閉環控制,具有穩定性和線性度好、靈敏度高等特點,滿足了大量程范圍的高精度測量要求。同時,該系統開發了一種可現場繞制的伸縮結構,安裝方便,可避免雜散磁場的干擾,母線偏心的測量誤差小于正負0.1%,實現了一種高精度信號轉換方案,為整流器控制設備提供高精度模擬信號和標準數字通信接口。工業升級發展促進電流傳感器改進在我國工業發展升級的驅動下,電力設備的安全性使用越來越受到重視。電流傳感器作為一個兼具保護性和監控作用的工具,將會在未來的電網中起到更重要的意義。相比國外同類產品,國內的電流傳感器技術還有很大的差距需要彌補和提高。國內也逐漸涌現出有很多新型產業,都需要傳感器的支持,無論是出于安全性考慮還是市場效益考慮,電流傳感器將會趨于更加高效可靠,在低碳環保的要求下,小型化也是未來的一大趨勢,這也將促進國內傳感器廠商投入更多的經歷開發新技術和產品。在不久的將來,電流傳感器將會在更多行業得到廣泛應用,同時將為新興物聯網打好基礎。
光纖電流傳感器優點
編輯
語音
(1)容易安裝,不用斷開導線,僅將細長、柔軟的絕緣光纖卷繞在導體上就可檢測電流,能實現整個傳感裝置的小利輕量化;(2)無電磁噪音的干擾。近年的計測控制系統中,一般將傳感器的輸出連接于半導體的電子回路,傳感裝置本身全部由光學器件構成,故具有抗電磁干擾(EMI)特性;(3)計測范圍廣,沒有鐵心磁飽和的制約,同時,法拉第效應的響應速度快,具有從低頻到高頻、到大電流的廣闊測量范闈;(4)因為信號通過光纖傳輸。波形畸變小。傳輸損耗小,故可實現長距離的信號傳輸。
參考資料
1.

光纖電流傳感器應用于智能電網
.中國移動物聯網[引用日期2012-12-24]
光纖 電磁傳感器:什么是光纖傳感器?  第3張

光纖 電磁傳感器:光纖電磁量傳感器.docx

第八章光纖電磁量傳感器
主要內容:
光纖磁場傳感器
光纖電場傳感器 光纖電流傳感器
光纖的絕緣性,抗干擾性、靈敏度高等特性決定了它可在強 磁場下測高電壓、大電流等電磁參量。
常用的調制方式:偏振調制、相位調制。
物理效應:法拉第效應、磁致伸縮效應、電致光吸收效應、 壓電彈光效應
物理效應 ■法拉第效應:在磁場作用下,原來不具備旋光性的物質產生了旋 光性(使光矢量旋轉),也稱作磁致旋光效應。區分他和旋光性的 旋轉的區別。
■磁致伸縮效應:磁場作用于磁致伸縮材料使其長度發身變化,進 而引起光學相位的變化,且其相位變化與磁場為線性關系。
?電致光吸收效應:在電場作用下,壓電效應晶體的吸光特性發生 了變化,其吸光特性變化規律與外加電壓成正比。
-壓電彈光效應:把單模光纖結合在壓電材料的芯架或帶條上,當 外加電場作用于壓電材料相應方向時,由于壓電材料的長度發生變 化,使單模光纖因彈光效應發生折射率變化。
測量磁場、電場和電流的方法
測量磁場可用兩種技術:法拉第旋光技術、磁致伸縮技術。
1.法拉第旋光技術:將外磁場加在光纖軸向上,使光纖中傳播的光 線偏振方向產生旋轉,檢測偏轉角,就可測外加磁場的大小。
2.磁致伸縮技術:利用馬赫一澤德爾光纖干涉儀,測量臂采用被覆 或粘有磁致伸縮材料的光纖。在被測磁場作用下,材料發生磁致
9!!伸縮,作為測量臂的光纖發生各種應變??v向應變會引起光纖束
9!!
中的相位變化,使干涉儀中的兩束光的干涉條紋移動。檢測條紋 移動數量,就可得被測磁場的大小。
測量電場(或電壓)可用兩種技術:電致吸光技術和壓電彈 光技術。
1.電致吸收技術:可利用摻雜的壓電晶體,在外加電場下改 變其光譜吸收特性(傳光型),也可用摻雜適當的雜質的 光纖,使光纖的折射率可隨外界電場變化(傳感型),即 n(E)型光纖。它具有光吸收系數隨外界電場的變化而變化 的特性。檢測出吸光特性的變化,就可得到外加電場(或 電壓)的大小。
2.壓電彈光技術:測量電壓,特別是測量高壓時,釆用壓電
材料的壓電效應與單模光纖的彈光效應相結合的方式測量。
光纖測量電流的技術
利用磁場對偏振態發生作用,通過檢測偏振態的變化可得到產生磁場 的電流大小。
釆用金屬被覆多模光纖,多模光纖在磁場中,并在被覆層通一電流, 電流與磁場相互作用會引起光纖微彎,利用此特性檢測電流大小。
釆用磁致伸縮材料被覆單模光纖,使其固定在一個通過被測電流螺線 管中心,通過測磁場強度計算電流。
釆用金屬被覆單模光纖,使被測電流流過光纖時產生電阻熱效應,從 而得到電流大小。
將被測電流轉變成電壓,然后再利用電壓測量的壓電技術得到電流大 小。
8.2光纖磁場傳感器
法拉第效應的傳感器和磁致伸縮的傳感器
.光纖法拉第磁強計(偏振調制)——有傳感型和傳光型。
傳感型:將外磁場直接加在光纖的軸向,使光纖中光波的線偏振方向偏 轉,檢測。實驗表明:法拉第效應應用在普通的二氧化硅單模光纖 只能檢測高磁場和大電流。
缺點:傳感型法拉第傳感器的應用受到限制,因為這種傳感器中要求具 有特殊的光纖材料和精密的光纖控制技術,才可能獲得高靈敏度的 磁場檢測。
傳光型:利用玻璃制成的法拉第盒作為敏感元件。傳感器靈敏度高、穩 定性好,可以有效地應用于高壓電力系統中。
r l。=V J
r l
。=V J。IldL=VLH
式中V—物質的費爾德常數,它與介質的 性質和波長、溫度有關。
可以看出,如果。角能夠被檢測,就可以測量磁場強度。
直線偏採光光薛偏振光片利用法拉 第效應可以測量 磁場。其測量原 理如右圖所示。礎光材料
直線偏採光
光薛
偏振光片
利用法拉 第效應可以測量 磁場。其測量原 理如右圖所示。
礎光材料
檢編片由
利用法拉第效應測量磁場原理
F面介紹一種可以測直流、交流和脈沖磁場強度的磁強計。
光源 分光鏡 透鏡 耦合器 輸入8、令口』 a
光源 分光鏡 透鏡 耦合器 輸入
8、令口』 a皿
起偏器 生偏器
法拉第介質制合器輸出光纖
1=〔參考光束;可有效排除光強變化的影響 堯南新分的原理圖
光學馬呂斯定律,起偏器的射出光強I。與檢偏器的射出光強I的關系:
I=1()cos2 6
。角不能直接精確測量,需要通過光強的變化檢測來計算。
問題:起始將起偏器和檢偏器的透光軸向相交多少度角,可得到最大的轉 換靈敏度和最佳線性度。
光強對。的變化率,即轉換靈敏度
dl/dO=-2/0 sin OcosO=-/0 sin 20
(d"d 硏=—2Lcos29=0 n 。=(2化+ 1)"4 靈敏度最大點
I=I0 cos2(45° +6>)=-Z0(l-sin 20)
2
光強與角度的關系曲線電路檢測部分
光強與角度的關系曲線
討論如何取出。信號進而建立輸出電信號與磁場之間的線性關系。
電路部分原

光纖 電磁傳感器:帶你認識四種常見的光纖傳感器

  光纖傳感器技術建立在光纖、光通信和光電子技術的基礎上發展起來,電磁干擾和腐蝕作用對它的影響很小,它能適應各種惡劣的氣象環境,無需額外的電源進行供電,就能長距離的進行傳輸,目前已成為傳感器行業的研究熱點。下面,霍盾電子為大家介紹4種常見的光纖傳感器。

  (1)光纖陀螺
  光纖陀螺按原理可分為干涉型、諧振型和布里淵型,這是三代光纖陀螺的代表。第一代干涉型光纖陀螺,21世紀初期,該項技術就已經成熟,適合進行批量生產和商品化。第二代諧振型光纖陀螺,暫時還處于實驗室研究向實用化推進的發展階段。第三代布里淵型,它還處于理論研究階段。
  光纖陀螺結構根據所采用的光學元件有3種實現方法:小型分立元件系統、全光纖系統和集成光學元件系統。21世紀初期,分立光學元件技術已經基本退出,全光纖系統用在開環低精度、低成本的光纖陀螺中,集成光學器件陀螺由于其工藝簡單、總體重復性好、成本低,所以在高精度光纖陀螺很受歡迎,是其主要實現方法。
  (2)光纖光柵傳感器
  目前國內外光纖傳感器領域的研究熱點之一光纖布拉格光柵傳感器。傳統光纖傳感器基本上可分為2種類型:光強型和干涉型。光強型傳感器的缺點在于光源不穩定,而且光纖損耗和探測器容易老化。干涉型傳感器由于要求兩路干涉光的光強同等,所以需要固定參考點而導致應用不方便。21世紀初期開發的以光纖布拉格光柵為主的光纖光柵傳感器可以避免出現上面兩種情況,其傳感信號為波長調制、復用能力強。在建筑健康檢測、沖擊檢測、形狀控制和振動阻尼檢測等應用中,光纖光柵傳感器是最理想的靈敏元件。光纖光柵傳感器在地球動力學、航天器、電力工業和化學傳感中有廣泛的應用。
  (3)光纖電流傳感器
  電力工業的迅猛發展帶動電力傳輸系統容量不斷增加,運行電壓等級也越來越高,電流也越來越大,這樣測量起來就非常困難,這就顯現出光纖電流傳感器的優點了。在電力系統中,傳統的用來測量電流的傳感器是以電磁感應為基礎,存在以下缺點:它容易爆炸以至引起災難性事故;大故障電流會造成鐵芯磁飽和;鐵芯發生共振效應;頻率響應慢;測量精度低;信號易受干擾;體積重量大、價格昂貴等等,已經很難滿足新一代數字電力網的發展需要。這個時候光纖電流傳感器應運而生,并且被廣泛使用。
  (4)光纖水聽器
  光纖水聽器主要用來測量水下聲信號,它通過高靈敏度的光纖相干檢測,將水聲信號轉換為光信號,并通過光纖傳至信號處理系統進行識別。與傳統水聽器相比,光纖水聽器具有靈敏度高、響應帶寬寬、不受電磁干擾等特點,廣泛用在軍事和石油勘探、環境檢測等領域,具有很大的發展潛力。
  光纖水聽器按原理可分為干涉型、強度型、光柵型等。干涉型光纖水聽器關鍵技術已經逐步發展成熟,在部分領域形成產品。光纖光柵水聽器則是當前研究的熱點,研究的關鍵技術涉及光源、光纖器件、探頭技術、抗偏振衰落技術、抗相位衰落技術、信號處理技術、多路復用技術以及工程技術等。

您可能感興趣的文章

本文地址:http://www.marisaherron.com/48477.html
文章標簽: ,  
版權聲明:本文為原創文章,版權歸 ceomba 所有,歡迎分享本文,轉載請保留出處!

文件下載

老薛主機終身7折優惠碼boke112

上一篇:
下一篇:

評論已關閉!