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光纖傳感器的在測(cè)量技術(shù)中有哪些典型應(yīng)用

時(shí)間:2023-07-04 10:00:42來源:21ic電子網(wǎng)

導(dǎo)語:?光纖液位傳感器的發(fā)光器件射出來的光通過傳輸光纖送到敏感元件,在敏感元件的球面上,有一部分透過,而其余的光被反射回來。

  由于光纖傳感器及技術(shù)具有較其它傳感器無法比擬的特點(diǎn),所以近幾年來,光纖傳感器與測(cè)量技術(shù)發(fā)展成為儀器儀表領(lǐng)域新的發(fā)展方向,而新型光纖傳感器不外乎有以下特點(diǎn):光纖傳感器具有優(yōu)良的傳光性能,傳光損耗很小,目前損耗能達(dá)到≤0。2dB/km的水平。光纖傳感器頻帶寬,可進(jìn)行超高速測(cè)量,靈敏度和線性度好。光纖傳感器體積很小,重量輕,能在惡劣環(huán)境下進(jìn)行非接觸式、非破壞性以及遠(yuǎn)距離測(cè)量。還具有靈敏度高、可靠性好、原材料硅資源韋富、抗電磁干擾,抗腐蝕、耐高壓、電絕緣性能好、可繞曲、防爆、頻帶寬、損耗低等特點(diǎn)。同時(shí),它還便于與計(jì)算機(jī)相連,實(shí)現(xiàn)智能化和遠(yuǎn)距離監(jiān)控。對(duì)傳統(tǒng)的傳感器起到擴(kuò)展提高的作用,不少情況下能夠完成前者很難完成甚至不能完成的仟?jiǎng)?wù)。正是由于光纖傳感器具有許多獨(dú)特優(yōu)勢(shì),可以解決許多傳統(tǒng)傳感器無法解決的問題,故自從它問世以來,就被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、交通、電力、機(jī)械、石油化工、民用建筑以及航空航天等各個(gè)領(lǐng)域。

  光纖液位傳感器,基于全內(nèi)反射原理,可以設(shè)計(jì)成光纖液位傳感器。光纖液位傳感器由以下三部分組成:接觸液體后光反射量的檢測(cè)器件即光敏感元件;傳輸光信號(hào)的雙芯光纖;發(fā)光、受光和信號(hào)處理的接收裝置。這種傳感器的敏感元件和傳輸信號(hào)的光纖均由玻璃纖維構(gòu)成,故有絕緣性能好和抗電磁噪聲等優(yōu)點(diǎn)。

  光纖液位傳感器的發(fā)光器件射出來的光通過傳輸光纖送到敏感元件,在敏感元件的球面上,有一部分透過,而其余的光被反射回來。當(dāng)敏感元件與液體相接觸時(shí),與空氣接觸相比,球面部的光透射量增大,而反射量減少。因此,由反射光量即可知道敏感元件是否接觸液體。反射光量決定于敏感元件玻璃的折射率和被測(cè)定物質(zhì)的折射率。被測(cè)物質(zhì)的折射率越大,反射光量越小。來自敏感元件的反射光,通過傳輸光纖由受光器件的光電晶體管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后輸出。敏感元件的反射光量的變化,若以空氣的光量為基準(zhǔn),在水中則為-6-—7dB,在油中為-25—30dB。可對(duì)反射光量差別很大的水和油等進(jìn)行物質(zhì)判別。

  分布式溫度傳感監(jiān)測(cè),電廠與變電站電纜橋架、電纜隧道、電纜夾層、電纜溝、電纜豎井、開關(guān)設(shè)備、變壓器、電阻排等電力設(shè)備在長期的高壓中常因發(fā)熱而老化引起火災(zāi),經(jīng)過多年來火災(zāi)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),大多數(shù)的火災(zāi)事故都是由于溫度過高引起的。如果能夠在火災(zāi)潛伏期溫度緩慢的上升過程中就能即時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患并采取相應(yīng)措施,無疑是最佳的防范時(shí)機(jī)。

  傳統(tǒng)形式的火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)其傳感部件通常是電磁式元件,而在電力行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)合,設(shè)備上都有著高壓,它的周圍有很強(qiáng)的電磁干擾,導(dǎo)致傳統(tǒng)的探測(cè)器誤報(bào)、漏報(bào)時(shí)常發(fā)生。

  分布式光纖測(cè)溫傳感技術(shù)是目前國際上最先進(jìn)的測(cè)溫技術(shù)。DTS分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng),能在整個(gè)連續(xù)的光纖上,以距離的連續(xù)函數(shù)形式,測(cè)量和顯示出光纖上各點(diǎn)的溫度值。這種技術(shù)只需一根光纖就可以測(cè)量十公里距離的溫度。對(duì)于電力系統(tǒng)的溫度監(jiān)測(cè),分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)是一種十分有效的監(jiān)測(cè)設(shè)備。它基于目前最先進(jìn)的光纖、激光和信號(hào)處理技術(shù)。采用光纖作為溫度信息采集的傳感器。通過測(cè)量入射激光在光纖中不同距離處產(chǎn)生的散射波,測(cè)知沿光纖分布的各點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度信息。該系統(tǒng)專門應(yīng)用于區(qū)域(多點(diǎn)、線性、面型)測(cè)溫,并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度引起的過熱、過冷、火情隱患等進(jìn)行預(yù)判和報(bào)警。

  綜上所述,光纖傳感技術(shù)可以整體解決電力行業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)從安全防范至安全生產(chǎn)的綜合安全監(jiān)控,得到電力行業(yè)的廣泛重視,并開始被廣泛應(yīng)用。

  光纖傳感器在橋梁健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,隨著工業(yè)與交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展,橋梁對(duì)交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展具有重大影響,橋梁的跨度增加以及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜趨勢(shì),使得其安全隱患受到大家更多的關(guān)注,因此我們需要對(duì)橋梁進(jìn)行更好的健康監(jiān)測(cè)。橋梁的健康監(jiān)測(cè)實(shí)際上是通過對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的無損檢測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁的整體結(jié)構(gòu),對(duì)其損傷位置和程度進(jìn)行診斷,為橋梁的維修以及管理提供幫助。

  隨著光纖傳感技術(shù)用于復(fù)合材料的發(fā)展,把光纖傳感系統(tǒng)埋入水泥結(jié)構(gòu)形成能夠感知應(yīng)力和斷裂損傷的能力。光纖傳感器因?yàn)榫哂匈|(zhì)量輕,結(jié)構(gòu)小,信息量大,不受電磁干擾,容易埋入結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn),可以對(duì)橋梁進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和控制,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的目的。目前,最廣泛使用的是光纖光柵型傳感器,是橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要工具之一。


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