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光纤传感器的工作原理-光宇拉线编码器,光宇拉绳编码器

发布时间:2022-09-22 09:32:01

光纤传感器工作原理-光宇拉线编码器,光宇拉绳编码器

光纤作为传感器

为了制造实际的应变传感器,光纤在生产过程中用所谓的光纤布拉格光栅(FBG)进行内接。这基本上是材料干扰的一种模式,反射出与光纤的其余部分不同的光线。为了更好地理解,您可以将光纤视为圆柱形透明材料,其中有许多薄片。当来自激光的光线照射该薄片时, 某些波长被反射,而其它波长则通过。

材料干扰 - “切片” 以一定的间隔放置。当光纤被拉伸或压缩时, 因此受到正或负应变 这些间隔发生变化。当光纤被拉伸时,它变长,空间变大,反之亦然。

当光纤布拉格光栅处于应变状态时,反射光回传需要更长或更短的时间来回传,反射的波长也会发生变化。光纤布拉格光栅具有一定的折射率。材料的折射率描述了通过材料时弯曲或折射多少光。当光栅由于应变而改变形状时,其折射率也将产生改变。

整个光纤布拉格光栅总体约为 5 毫米,尽管用肉眼看不到单独的材料干扰。在显微镜下,许多光纤布拉格光栅可以刻录在一根长的光纤中, 每个光栅作为单个应变传感器工作。

当光纤被施加到材料时,它将与材料一起产生变形。测量的应变用于允许分析材料中的机械应力。

为了给出实际的例子,当将光纤施加到隧道壁上时,当隧道壁材料中存在应力时,其将使光纤产生应变,这可能是由于列车冲击的振动或是多年来产生的墙壁沉降或裂缝,从相关的应变的信息确定是否需要进行维护。

光纤解调仪

对于测量,光纤需要连接到所谓的光纤解调器; 它能够连续发出不同波长的光,一次一个, 这被称为“扫描激光”。 光传播通过光纤, 在某点由布拉格光栅反射,并返回解调器。

由于布拉格光栅具有不同周期,因此可以区分不同传感器的信号。其余光线到达光纤末端时会折射,因此不影响测量。 从光栅返回的原始光信号可以推导出实际应变,获得材料应力。

    那么,为什么核心和包层之间的密度差是非常重要的呢? 激光用于通过光纤发光, 两种不同的纤维材料密度产生通道光纤内部的光, 从而不散射光栅。 为了能进行工作,重要的是光纤没有太多弯曲。温度补偿是关键

布拉格光栅传感器极易受温度影响。随着温度的升高,光纤随着温度的升高而膨胀。折射率也发生变化。没有补偿,这将导致获得的应力包括温度产生的应变。有以下几种补偿技术,包括:

应变传感器边上安装温度传感器,从测量数据中减去温度效应来进行数学补偿。

将两个光纤布拉格光栅放置在推挽式结构中,使得当处于应变状态时,一个被压缩,另一个被拉伸。温度效应对于两者都是相同的(例如延长),但是机械应力的影响是不同的:这样就可以对温度进行数学补偿。

将光纤包封在机械设备中,该材料在被测材料的相反方向上膨胀,以消除温度效应,并且不需要数学补偿。

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