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FBG光纤传感器的原理

将光纤用作传感器来测定各种物理量(例如应力、应变、温度等)的光纤传感器。该光纤传感器基于使光从作为传感器的光纤的第1端部入射并接受从光纤的第2端部射出的透过光(或者散射光)、或者从第1端部射出的反射光(或者散射光)而得到的受光结果,来测定上述的各种物理量。作为这样的光纤传感器的代表性的例子,可举出FBG型的光纤传感器、散射光型的光纤传感器等。

在FBG型的光纤传感器中,在光纤的芯形成有FBG(Fiber Bragg Grating:光纤布拉格光栅)。FBG型的光纤传感器在利用FBG的反射特性根据周围环境而发生变化这样的特性来测定光纤的长度方向的各种物理量的分布的用途中使用。此外,FBG型的光纤传感器例如通过OFDR(Optical Frequency Domain Reflectometry:光频率区域反射测定法)使用。在散射光型的光纤传感器中,将未形成有FBG等通常的光纤用作传感器。散射光型的光纤传感器在利用光纤内产生的散射光(例如,瑞利散射光)根据周围环境发生变化这样的特性,测定光纤的长度方向上的各种物理量的分布的用途中使用。

如果使光射入光纤中,则因布里渊散射这样的现象而产生具有仅减少约11GHz的频率的反射光,这被称为布里渊偏移的偏移量与应变和温度成比例。作为利用该现象的分布型光纤传感器提出了一种布里渊光相关域反射仪(BOCDR),能够在沿光纤的任意位置上测量应变或温度变化的大小。

光纤甲烷传感器

甲烷在自然界的分布很广,是天然气、沼气等的主要成分,俗称瓦斯。但是甲烷达到一定浓度可以使人窒息 ,且属于易燃易爆气体,甲烷爆炸还极易引起煤尘爆炸。因此 ,为了预防事故的发生,最大限度地减少人员伤亡事故,必须在相关场所安置可以实时、快速检测甲烷气体浓度的设备。
在现有检测甲烷气体浓度的设备中,光纤甲烷传感器因为光纤本身的一些性质被广泛使用。例如,光纤传输信息时能量损耗很小,便于远距离遥测气体的浓度;而且光纤材料性能稳定,信号不受电磁场干扰,因此在高温、高压、低温、强腐蚀等恶劣环境下性能改变很小。

光纤甲烷传感器的测试原理是:待测甲烷气体与在光纤中传输的光会发生相互作用,随着待测甲烷气体的浓度或性质发生变化,甲烷气体与在光纤中传输的光之间的相互作用也会发生改变,光纤甲烷传感器通过测试这种变化,从而来获得当前时刻甲烷气体的浓度或性质的具体变化。

光纤联系

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