光纤传感器种类及其原理

光纤传感器抽种类及其原理

光纤式传感器(Fiber Optical Sensors)

光纤液位传感器?

图9.5所示为基于全内反射原理研制的液位传感器。它由LED光源，光电二极管，多模光纤等组成。它的结构特点是，在光纤测头端有一个圆锥体反射器。当测头置于空气中，没有接触液面时，光线在圆锥体内发生全内反射而返回到光电二极管。当测头接触液面时，由于液体折射率与空气不同，全内反射被破坏，将有部分光线透入液体内，使返回到光电二极管的光强变弱；返回光强是液体折射率的线性函数。返回光强发生突变时，表明测头已接触到液位。?

图(a)结构主要是由一个Y型光纤、全反射锥体、LED光源以及光电二极管等组成。?

图(b)所示是一种U型结构。当测头浸入到液体内时，无包层的光纤光波导的数值孔径增加，液体起到了包层的作用，接收光强与液体的折射率和测头弯曲的形状有关。为了避免杂光干扰，光源采用交流调制。?

图(c)结构中，两根多模光纤由棱镜耦合在一起，它的光调制深度最强，而且对光源和光电接收器的要求不高。?由于同一种溶液在不同浓度时的折射率也不同，所以经过标定，这种液位传感器也可作为浓度计。光纤液位计可用于易燃、易爆场合，但不能探测污浊液体以及会粘附在测头表面的粘稠物质。?

二.热辐射光纤温度传感器

热辐射光纤温度传感器是利用光纤内产生的热辐射来传感温度的一种器件。它是以光纤纤芯中的热点本身所产生的黑体辐射现象为基础。这种传感器非常类似于传统的高温计，只不过这种装置不是探测来自炽热的不透明的物体表面的辐射，而是把光纤本身作为一个待测温度的黑体腔。利用这种方法可确定光纤上任何位置热点的温度。由于它只探测热辐射，故无需任何光源。这种传感器可以用来监视一些大型电气设备如电机、变压器等内部热点的变化情况。?

三.光纤角速度传感器(光纤陀螺)?

光纤角速度传感器又名光纤陀螺；其理论测量精度远高于机械和激光陀螺仪。它以塞格纳克效应为其物理基础。

四.光纤电流传感器?

图9.6为偏振态调制型光纤电流传感器原理图。根据法拉第旋光效应，由电流所形成的磁场会引起光纤中线偏振光的偏转；检测偏转角的大小，就可得到相应的电流值。如图所示:

图9.6  偏振态调