美国科学家研发出一种可以在极端条件下使用的新型光学压力传感器。这种光纤传感器不但可以测量高达1800万帕(2620磅/平方英寸)的压力,将感测头放进-196°C的液态氮中或者加热到538°C,性能也不会有明显改变。
这种传感器的概念来自于密西西比大学检测仪器和分析实验室(DIAL)的ChujiWang和SusanScherrer,他们将有名的“腔环降光谱法”(cavityring-downspectroscopy,CRDS)技术应用在光纤传感器上,制造出一个名为\"fiberringdownsensor\"的仪器。其操作关键在于光脉冲的衰减时间强烈取决于在光纤环所造成的衰减,因此任何造成光纤传输改变的现象如外部的压迫(压力),都可藉由监控衰减时间而加以测量。Wang表示这种新传感器具有许多优于布拉格光纤(FBGs)和光纤Fabry-Perot干涉仪(FPPI)之处,并认为这个新设计可以带动全新一代的物理传感器。
这种传感器是由两个相同的2×1光纤耦合器(99:1分路比例)及和一种标准单模光纤(CorningSMF-28)所连接,构成65M的长回路。研究员人将一个波长1650nm的脉冲经由一个耦合器射入回路;该脉冲每在环内绕行一圈,强度就会略微减弱,其衰减时间及强度则由另一个耦合器连续加以监控。实验上对一段8mm长的光纤传感器施加重量的结果显示,该传感器可以测量高达1800万帕的压力。如果把保护层(Jacket)去掉,虽会降低它的感测范围,可是能增加其灵敏度。
光纤传感器
optical fiber transducer
通过光导纤维把输入变量转换成调制的光信号的传感器。光纤传感器的测量原理有两种:一种是被测参数引起光导纤维本身传输特性变化,即改变光导纤维环境如应变、压力、温度等,从而改变光导纤维中光传播的相位和强度,这时测量通过光导纤维的光相位或光强度变化,就可知道被测参数的变化;另一种是以激光器或发光二极管为光源,用光导纤维作为光传输通道,把光信号载送入或载送出敏感元件,再与其他相应敏感元件配合而构成传感器。前者属于物性型传感器,后者属于结构型传感器。这两种传感器在自动测量系统中都有应用。
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05-19