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光纤压力传感器
阅读:4901时间:2011-05-26 15:13:57

  光纤压力传感器作为一种新型的传感器,与传统的压力传感器相比体积小、重量轻,具有电绝缘性、不受电磁干扰、可用于易燃易爆的环境中等优点,另外还可以构成光纤分布式压力传感器,对桥梁、大坝等进行健康状况的实时监测。

原理

  光纤压力传感器的重要传感元件是法布利-比洛特(FP)型光学干涉仪。干涉仪的两面镜子分别是位于一真个薄膜内表面和位于另一真个光纤尖端。所施加的压力P引起了薄膜的偏移,而此偏移又直接转换成了FP 干涉仪空腔长度的变化。

  为得到薄膜偏移和所施加的压力间的线性关系,传感器的外形和材料都经严格选择。其关系可表示为:

  Lcav(P) = L0 + (P-P0)*S

  其中P 是施加到薄膜外表面上的压力(单位psi)

  P0是FP空腔内的压力(单位psi)

  Lcav是由信号解调器所测得的空腔长度(单位nm)

  L0是处于零点初始状态的空腔长度(单位nm),通常定义为P =P0

  S 是传感器的灵敏度(单位nm)

  压力传感器有三种不同的类型:1)量规型;2)尽对型和3)差分型。在量规型传感器的情况下, P0即是四周压力或大气压。量规型传感器有a)一个通气孔,它使空腔处于四周压力下或b)一个密封成大气压的空腔;在尽对型压力传感器的情形下, P0 = 0,工厂生产时其空腔在真空状态下密封;而在差分型传感器的情形下, P0即是任意的压力。这种类型的传感器有一个通气孔接头,用于维持空腔内给定的压力。

分类

  光纤压力传感器分为功能型光纤压力传感器和非功能型光纤压力传感器。

  功能型光纤压力传感器:在外界的压力作用下对光纤自身的某些光学特性(强度,相位等)进行调制,调制区在光纤之内,光纤同时具有“感知”和“传输”两种功能,因此又称为内调制光纤压力传感器或者传感型光纤压力传感器。

  非功能型光纤压力传感器:借助其他光学敏感元件来完成传感功能,调制区在光纤之外,光纤在系统中只起传输作用,因此称为调制光纤压力传感器,或者传光型光纤压力传感器。

特点

  1. 尺寸小

  2. 封装坚固

  3. 精度高

  4. 热转换低

  5. 电磁/射频免疫,本质安全

应用

  1. 高温环境

  2. 高电压环境

  3. 危险环境

  4. 航空与防卫

  5. 工业工程控制和监控

  6. 在有限空间,危险和强电磁/射频/核磁共振环境下的静态或动态压力测量

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