光纤传感器工作原理光纤传感器工作原理

发布时间：2024-10-06 12:10:39

光纤传感器工作原理

在自动化设备中光纤传感器被普遍使用，你知道他的工作原理吗？

光导纤维是利用光的完全反射原理传输光波的一种介质，它是由高折射率的纤芯和保护层所组成。包层的折射率小于纤芯的折射率，直径大致为0.1mm～0.2mm。当光线通过端面透入纤芯，在到达与包层的交界面时，由于光线的完全反射，光线反射回纤芯层。这样经过不断的反射，光线就能沿着纤芯向前传播且只有很小的衰减。光纤式传感器就是把发射器发出的光线用光导纤维引导到检测点，再把检测到的光信号用光纤引导到接收器来实现检测的。按动作方式的不同，光纤式传感也可分为对射式、漫反射式等多种类型。光纤式传感器可以实现被检测物体在较远区域的检测。由于光纤损耗和光纤色散的存在,在长距离光纤传输系统中,必须在线路适当位置设立中级放大器,以对衰减和失真的光脉冲信号进行处理及放大。

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特点

1、因反射体中使用了棱镜，所以与通用的反射型光控传感器器相比，其检测性能更高、更可靠

2 、与分离式光控传感器相比，电路连接更简单容易。

3、子母扣嵌入式的设计，安装更为简单

用途

1、用于电话、网络宽带等数字信号传输。

2、用于自动售货机、金融终端有关的设备、点钞机的纸币、卡、硬币、存折等的通过情况

3、用于自动化设备上产品定位、计数、识别。

光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制器的光相互作用后，导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生变化，成为被调制的信号光，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。

由于在传统终端市场的应用可能性扩大以及新应用领域的新兴机会所推动，2013年全球光纤传感器市场规模为18.9亿美元。预计，到2020年，全球光纤传感器市场预计达35亿美元(约合人民币217.2亿元)。

传统终端市场包括航空航天、国防、石油天然气开采、基础设施发展和电信行业。传统终端市场的发展将继续推进全球光纤传感器市场的增长。通信行业从3G到4G网络的持续过渡、关注智能结构的增长、基础设施建设的新兴增长、石油天然气领域的发展都为市场增长提供了重要机遇。

尤其是在新兴市场中，如中国和印度，增长的制造活动、上升的汽车需求、稳定的基础设施建设活动以及国防支出的增加，都成为全球光纤传感器行业发展的驱动因素。

光纤传感器基础知识

光纤传感器基础知识

一、光纤传感器工作原理

利用光纤传递光，几乎不会对光产生损耗。光纤的光传导效率高又可弯曲的特点，可以长距离、变方向对光进行传输。光纤应用到光电传感上，扩展了光电传感器的范围。用光纤传输光源的光电传感器就是光纤传感器。

光纤的结构从外到内，由外层树脂、包层、光纤芯、纤芯构成。

纤芯的数量如果是一根，则光纤的柔软性较差，最小弯曲半径为25mm；纤芯的数量如果是柔软型的多根，则光纤的柔软性较好，最小弯曲半径为1mm。

二、光纤传感器的结构

光纤和放大器两部分组成一个光纤传感器。

光纤部分由光纤头、光纤线组成。光纤头由金属或塑料制成，便于固定。光纤头有螺纹型、直角型、圆柱型、扁平型、套管型等类型。光纤线一般有投光光纤线和受光光纤线之分。

放大器由投光部和信号输出部组成。

三、光纤传感器的检测方式

光纤传感器有如下三种检测方式：

1、对射式

对射式光纤传感器的投光部与受光部光纤头安装在一条直线上，如有物体遮光，则产生信号变化。对射式光纤传感器可应用的检测距离较宽（近距离也有广泛使用），最大可达20米。

2、回归反射式

回归反射式光纤传感器的投光部与受光部光纤头并联安装在一起，投光由反射板反射光给受光光纤头，如有物体遮光，则产生信号变化，可检测透明或半透明物体。

3、扩散反射（漫反射）式

扩散反射式光纤传感器与回归反射式传感器类似，只是没有反射板，是由检测物来反射光。

四、光纤传感器的功能

1、入（受）光动作与遮光动作

受光量高于门槛（阈）值，输出为ON，称为入光动作（Light ON）。反之，受光量低于门槛（阈）值，输出为ON，称为遮光动作（Dark ON）。

2、2点示教法

将受光量门槛值设定为有无物体状态的中间值的方法称为二点示教法，需要分别检测有物体时的受光量和无检测物体时的受光量。

3、功率调谐功能

当检测一些透明物体，或受光量饱和的情况下可以调谐受光量和投光量的灵敏度，来消除饱和状态。

4、定时功能

定时功能有ON延时（延时接通）、OFF延时（延时断开）、单触发延时（延时时间内接通）三种状态。

5、其他功能

有的光纤传感器有模拟量输出功能、高速响应功能、逻辑运算功能等。

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