光纖傳感器抽種類及其原理
光纖液位傳感器?
圖9.5所示為基于全內(nèi)反射原理研制的液位傳感器。它由LED光源，光電二極管，多模光纖等組成。它的結構特點是，在光纖測頭端有一個圓錐體反射器。當測頭置于空氣中，沒有接觸液面時，光線在圓錐體內(nèi)發(fā)生全內(nèi)反射而返回到光電二極管。當測頭接觸液面時，由于液體折射率與空氣不同，全內(nèi)反射被破壞，將有部分光線透入液體內(nèi)，使返回到光電二極管的光強變?nèi)酰环祷毓鈴娛且后w折射率的線性函數(shù)。返回光強發(fā)生突變時，表明測頭已接觸到液位。?
圖(a)結構主要是由一個Y型光纖、全反射錐體、LED光源以及光電二極管等組成。?
圖(b)所示是一種U型結構。當測頭浸入到液體內(nèi)時，無包層的光纖光波導的數(shù)值孔徑增加，液體起到了包層的作用，接收光強與液體的折射率和測頭彎曲的形狀有關。為了避免雜光干擾，光源采用交流調(diào)制。?
圖(c)結構中，兩根多模光纖由棱鏡耦合在一起，它的光調(diào)制深度最強，而且對光源和光電接收器的要求不高。?由于同一種溶液在不同濃度時的折射率也不同，所以經(jīng)過標定，這種液位傳感器也可作為濃度計。光纖液位計可用于易燃、易爆場合，但不能探測污濁液體以及會粘附在測頭表面的粘稠物質。?
二.熱輻射光纖溫度傳感器
熱輻射光纖溫度傳感器是利用光纖內(nèi)產(chǎn)生的熱輻射來傳感溫度的一種器件。它是以光纖纖芯中的熱點本身所產(chǎn)生的黑體輻射現(xiàn)象為基礎。這種傳感器非常類似于傳統(tǒng)的高溫計，只不過這種裝置不是探測來自熾熱的不透明的物體表面的輻射，而是把光纖本身作為一個待測溫度的黑體腔。利用這種方法可確定光纖上任何位置熱點的溫度。由于它只探測熱輻射，故無需任何光源。這種傳感器可以用來監(jiān)視一些大型電氣設備如電機、變壓器等內(nèi)部熱點的變化情況。?
三.光纖角速度傳感器(光纖陀螺)?
光纖角速度傳感器又名光纖陀螺；其理論測量精度遠高于機械和激光陀螺儀。它以塞格納克效應為其物理基礎。
四.光纖電流傳感器?
圖9.6為偏振態(tài)調(diào)制型光纖電流傳感器原理圖。根據(jù)法拉第旋光效應，由電流所形成的磁場會引起光纖中線偏振光的偏轉；檢測偏轉角的大小，就可得到相應的電流值。如圖所示:
圖9.6? 偏振態(tài)調(diào)