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光纤传感器应用的注意事项

  • 时间:2020-12-17
  • 点击:313

  光纤传感器应用的注意事项

1.光纤

常见的光纤有阶跃型和梯度型多模光纤及单模光纤,选用光纤必须考虑以下因素:

(1) 光纤的数值孔径NA

从提高光源与光纤之间耦合效率的角度来看,要求用大的NA,但是NA越大,光纤的模色散越严重,传输信息的容量就越小。但是大多数光纤传感器来讲,不存在信息容量的问题,光纤以最大孔径为宜,一般要求是:0.2≤NA《0.4。

(2) 光纤传输损耗

传输损耗是光纤的最重要的光学特性,很大程度上决定了远距离光纤通信中继站的跨越,但是光纤传感器系统中,大部分距离都比较短,长者不足4M,短的只有几毫米。特别是作为敏感元件的特殊光纤,可放宽传输损耗的要求,一般损耗《10dB/km的光纤均可采用。

(3) 色散

色散是影响光纤信息容量的重要参量,如前所讲,可放宽这方面的要求。

(4) 光纤的强度

对传感器而言,都毫无例外的都要求较强的强度。

2.光源

(1) 白炽光源

白炽光源的辐射近似为黑体辐射。其优点是:价格低廉,容易获得,使用方便,但在传感器中使用,由于辐射密度比较小,故只能与光纤束和粗芯阶跃光纤配合使用。缺点是稳定性比较差,寿命短。

(2) 气体激光器

高相干性光源,容易实现单模工作,线性非常窄;辐射密度比较高,与单模光纤耦合效率高;噪声比较小。

(3) 固体激光器

现在主要用固态铷离子激光器等,优点是体积小,坚固耐用、高效率、高辐射密度。光谱均匀而且比较窄,缺点是相干性和频率稳定性不如气体激光器。

(4) 半导体激光器

光纤传感器的重要光源,主要LED,优点是体积小巧、坚固耐用、寿命长、可靠性高、辐射密度适中、电源简单。

光源很多,对光源的基本要求是一致的,必须使具有适当特性的、功率足够大的光达到检测器,以确保检测系统有足够大的信噪比,遵循原则为:选择辐射足够强的光源,要求在敏感元件的工作波长上有最大的辐射功率;光源必须与光纤匹配,以获得最好的耦合率;光源的稳定性要好,能在长期的室温下工作。

3.光电探测器

光电探测器是光电检测中不可缺少的器件,把光信号转变为电信号。选择准则:在工作波段内灵敏度要高;有检测器引入的噪声一定要小,因此要选用暗电流、漏电流和并联电导尽可能小的器件;可靠性高、稳定性好;尺寸小、便于组装、容易与光纤耦合;偏压或偏流不宜过高;价格低廉。


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