一、光纖傳感器有什么作用
光纖傳感器的作用主要是通過光纖線纜傳輸光信號,并將這些光信號轉換為電信號,從而實現對被測對象狀態(tài)的檢測和測量,具體包括:
1、溫度監(jiān)測
光纖傳感器可以通過測量光信號的變化來監(jiān)測溫度的變化。這種方法具有高精度和快速響應的優(yōu)勢,適用于高溫或特殊環(huán)境下的溫度監(jiān)測。
2、壓力測量
利用光纖的光學原理,光纖傳感器可以測量介質中的壓力變化。與傳統(tǒng)的電阻式或電容式壓力傳感器相比,光纖傳感器具有更高的靈敏度和穩(wěn)定性。
3、位移測量
光纖傳感器可以通過測量光信號的強度變化來檢測物體的位移。這種非接觸式的位移測量方法被廣泛應用于機械工程、航空航天和結構監(jiān)測等領域。
4、液位控制
光纖傳感器可以測量液體的折射率變化,從而實現液位的監(jiān)測和控制。這種方法在化學、石油和食品加工等行業(yè)中具有重要的應用價值。
二、光纖傳感器的應用場景有哪些
光纖傳感器利用光的特性來檢測和測量物理量,具有高精度、抗干擾能力強等特點,在許多領域都得到廣泛應用:
1、光纖傳感器在周界安防領域的應用
在眾多周界安防監(jiān)控技術中,光纖傳感技術脫穎而出, 幾乎可以實現傳統(tǒng)傳感器所有的功能, 可以對位移、震動、壓力、溫度、速度、流量等各種物理量進行檢測,具有靈敏度高、無電磁輻射、動態(tài)范圍大、適應范圍廣等優(yōu)點,是安防技術發(fā)展的主流方向。
在光纖傳感安防應用領域, 研制出了各種類型和各種功能的光纖探測器,成功地運用于各國政府、軍隊、銀行、機場、港口、石油公司、核電站等,涉及的領域包括:周界、管線、通信、市政、監(jiān)獄安全監(jiān)控等。
2、光纖傳感器在石油行業(yè)中的應用
在油田的開發(fā)過程中,人們需要知道在產液或注水過程中有關井內流體的持性與狀態(tài)的詳細資料,這就要用到石油測井,其可靠性和準確性是至關重要的。光纖傳感器可以克服在井下惡劣的環(huán)境諸如高溫、高壓、腐蝕、地磁地電干擾下工作??梢愿呔鹊販y量井筒和井場環(huán)境參數,同時,光纖傳感器具有分布式測量能力,可以測量被測量的空間分布,給出剖面信息。而且,光纖傳感器橫截面積小,外形短,在井筒中占據空間極小。
3、光纖傳感在電力安全領域的應用
電力系統(tǒng)是國家建設的基礎,是國民經濟的命脈所在,電力作為國家重要的能源供給設施,安全防范自是重中之重。
電力系統(tǒng)自動化建設和改造不斷發(fā)展完善,而電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成,需對各個環(huán)節(jié)具備安全防范手段。
分布式光纖傳感技術,將整個長度范圍內的光纖均用作傳感器,探測在光纖敷設范圍內任意點的特定信息。基于彈光效應和白光干涉技術,開發(fā)的分布式光纖監(jiān)測技術,可以實現電力系統(tǒng)從發(fā)電到輸變電整個電力供應環(huán)節(jié)的安全監(jiān)控整體解決。
該技術從光纖振動傳感與溫度傳感兩方面著手,開發(fā)了針對電力系統(tǒng)應用性極強的系列產品。該技術利用了光纖本質是弱電器件的優(yōu)點,對能源依賴小,野外布設方便,不怕雷擊電閃;利用了光纖是一種無源器件的優(yōu)點,因此,防火、防爆,無電磁干擾,更抗電磁干擾,非常適合長距離、大范圍、難以人力全面監(jiān)控的場合;利用了光纖本身不含金屬的特點,因此,在野外苛刻的自然環(huán)境中,不會腐蝕,不怕雨雪,甚至可用于濕地與海域。
4、光纖傳感器在橋梁健康監(jiān)測中的應用
隨著工業(yè)與交通運輸的發(fā)展,橋梁對交通運輸的發(fā)展具有重大影響,橋梁的跨度增加以及結構的復雜趨勢,使得其安全隱患受到大家更多的關注,因此我們需要對橋梁進行更好的健康監(jiān)測。橋梁的健康監(jiān)測實際上是通過對橋梁結構的無損檢測、實時監(jiān)測橋梁的整體結構,對其損傷位置和程度進行診斷,為橋梁的維修以及管理提供幫助。
隨著光纖傳感技術用于復合材料的發(fā)展,把光纖傳感系統(tǒng)埋入水泥結構形成能夠感知應力和斷裂損傷的能力。光纖傳感器因為具有質量輕,結構小,信息量大,不受電磁干擾,容易埋入結構等優(yōu)點,可以對橋梁進行實時的監(jiān)測和控制,從而實現對橋梁結構健康監(jiān)測的目的。目前,最廣泛使用的是光纖光柵型傳感器,是橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的重要工具之一。
5、光纖傳感器在智能穿戴設備中的應用
如今,光纖傳感器的小型化,也被應用在智能穿戴設備上。長時間的久坐以及不正確的坐姿,在不知不覺中傷害著人們的身體健康,智能坐墊的主要功能就是坐姿監(jiān)測提醒。通過壓力傳感器和光纖傳感器,可以分辨出你現在的坐姿,識別出你是否前傾、后傾,是否久坐。當你長時間坐著或者坐姿不標準時,會通過配套的APP提醒你。
另外,通過光纖傳感器,監(jiān)測心跳、呼吸等數據,可以分析出你現在是否壓力過大,并給出建議。這一技術還可以將光纖傳感器植入到座椅、沙發(fā)甚至床墊中,也可以做成智能醫(yī)療產品,應用于健康監(jiān)測領域。