光纖振動(dòng)傳感器

光纖振動(dòng)傳感器

9/28/202319/28/20232內(nèi)容提要光纖振動(dòng)傳感器的應(yīng)用和展望光纖振動(dòng)傳感器的分類光纖振動(dòng)傳感器的原理光纖振動(dòng)傳感器的簡(jiǎn)介1.光纖振動(dòng)傳感器的簡(jiǎn)介

振動(dòng)是自然界中的一種常見(jiàn)現(xiàn)象，在工程實(shí)踐中對(duì)于振動(dòng)問(wèn)題的合理解決方案，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。從居民小區(qū)安全保障到輸油管線維護(hù)以及地震監(jiān)測(cè)、海嘯監(jiān)測(cè)到處都可以看到振動(dòng)傳感器的身影。光纖振動(dòng)傳感器分布式光纖振動(dòng)傳感器電纜光纖振動(dòng)傳感器高精度光纖振動(dòng)傳感器9/28/20236內(nèi)容提要光纖振動(dòng)傳感器的應(yīng)用和展望光纖振動(dòng)傳感器的分類光纖振動(dòng)傳感器的原理光纖振動(dòng)傳感器的簡(jiǎn)介光纖振動(dòng)傳感器的應(yīng)用和展望光纖振動(dòng)傳感器的分類光纖振動(dòng)傳感器的原理光纖振動(dòng)傳感器的簡(jiǎn)介2.光纖振動(dòng)傳感器的原理

光纖振動(dòng)傳感器應(yīng)用了“光彈效應(yīng)”的機(jī)理。當(dāng)有外界擾動(dòng)作用在光纜上時(shí)，將引起光纜中光纖的長(zhǎng)度和折射率等光學(xué)傳輸特性發(fā)生變化，從而引起感應(yīng)光纖中傳輸光相位、波長(zhǎng)等參量的變化。9/28/20237光彈效應(yīng)原理：9/28/20239內(nèi)容提要光纖振動(dòng)傳感器的應(yīng)用和展望光纖振動(dòng)傳感器的分類光纖振動(dòng)傳感器的原理光纖振動(dòng)傳感器的簡(jiǎn)介3.光纖振動(dòng)傳感器的分類

9/28/202310光纖振動(dòng)傳感器相位調(diào)制波長(zhǎng)調(diào)制強(qiáng)度調(diào)制偏振態(tài)調(diào)制模式調(diào)制(1)強(qiáng)度調(diào)制型光纖振動(dòng)傳感器①光纖懸臂梁結(jié)構(gòu)

其工作原理是從光纖傳來(lái)的光經(jīng)過(guò)梯度透鏡光被梯度透鏡準(zhǔn)直,成為平行光,出射后光被置于前方的懸臂梁上的平彈片擋住一部分,其余部分光經(jīng)反射鏡反射回梯度透鏡,聚焦于光纖上。外殼與外部剛性連接,外部振動(dòng)時(shí)外殼也振動(dòng),懸臂梁和質(zhì)量塊因慣性力的作用,相對(duì)外殼位置發(fā)生上下變化,使遮擋光的面積變化,反射回的光強(qiáng)也就發(fā)生變化。通過(guò)檢測(cè)接收光纖的光強(qiáng)可以獲得光斑位置的變化,從而得到加速度的信息。②采用自聚焦透鏡的光纖振動(dòng)傳感器工作原理：在1/4節(jié)距的自聚焦透鏡的一端鍍反射膜,其上套敏感質(zhì)量塊,并由彈性膜支撐于殼體上。在自聚焦透鏡的另一端相對(duì)的殼體上并置關(guān)于GRIN透鏡中心軸對(duì)稱的發(fā)射光纖和接收光纖,所以入射光經(jīng)GRIN透鏡反射后,進(jìn)入到接受光纖當(dāng)中,彈簧膜振動(dòng)的時(shí)候帶動(dòng)GRIN透鏡振動(dòng),耦合光功率發(fā)生了變化,其耦合光功率的大小與位移X有關(guān),從而利用這個(gè)耦合關(guān)系實(shí)施對(duì)微位移X的測(cè)量,進(jìn)而間接地測(cè)量出加速度的數(shù)值。(2)相位調(diào)制型光纖振動(dòng)傳感器光纖相位調(diào)制原理

光纖的相位調(diào)制是指當(dāng)傳感光纖受到外界機(jī)械振動(dòng)作用時(shí)，外界信號(hào)通過(guò)光纖的力應(yīng)變效應(yīng)、熱應(yīng)變效應(yīng)、彈光效應(yīng)及熱光效應(yīng)使傳感光纖的幾何尺寸和折射率等參數(shù)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致光纖中的光傳輸延遲引起相位變化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)光相位的調(diào)制。光纖的相位調(diào)制中的通常用來(lái)測(cè)量振動(dòng)的為馬赫-澤德型光纖干涉儀。馬赫一澤德干涉型光纖傳感器的原理這種傳感器是由兩根光纖即信號(hào)光纖和參考光纖組成。激光器發(fā)出的光經(jīng)過(guò)光纖耦合器分兩路至參考光纖和信號(hào)光纖中。當(dāng)有振動(dòng)或者壓力信號(hào)作用于光纖信號(hào)臂時(shí)，會(huì)引起信號(hào)臂光纖的幾何尺寸和折射率等參數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致在其中傳輸?shù)墓獠ㄏ辔划a(chǎn)生變化，從而兩束光再次相遇時(shí)發(fā)生干涉形成干光，干涉光再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換變?yōu)榕c被測(cè)量成比例的電信號(hào)。(3)波長(zhǎng)調(diào)制型光纖振動(dòng)傳感器波長(zhǎng)調(diào)制傳感原理：

被測(cè)場(chǎng)（參量）與敏感光纖相互作用，引起光纖中傳輸光的波長(zhǎng)改變，進(jìn)而通過(guò)測(cè)量光波長(zhǎng)的變化量來(lái)確定被測(cè)參量。由于波長(zhǎng)調(diào)制技術(shù)對(duì)其引起光纖或連續(xù)損耗增加的某些器件的穩(wěn)定性不敏感，廣泛用于液體濃度的化學(xué)分析，磷光和熒光現(xiàn)象分析，黑體輻射分析等方面。光纖布拉格光柵傳感器工作原理

光纖光柵的反射或透射峰的波長(zhǎng)與光柵的折射率調(diào)制周期以及纖芯折射率有關(guān)，而外界溫度或應(yīng)變的變化會(huì)影響光纖光柵的折射率調(diào)制周期和纖芯折射率，從而引起光纖光柵的反射或透射峰波長(zhǎng)的變化，這就是光纖光柵傳感器的基本工作原理。光纖光柵傳感器的光路原理圖光纖光柵振動(dòng)傳感器工作原理：

它是由機(jī)械懸臂梁一端固定在封裝殼上，與待測(cè)的物臺(tái)連接。在測(cè)量振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)源和物臺(tái)同時(shí)振動(dòng)，而引起懸臂梁振動(dòng)。由振動(dòng)慣性力的作用下，懸臂梁發(fā)生機(jī)械振動(dòng)，帶動(dòng)兩個(gè)光柵產(chǎn)生周期性的應(yīng)變拉伸或收縮，從而引起FBG的布拉格波長(zhǎng)發(fā)生變化，通過(guò)探測(cè)波長(zhǎng)的信息前后是否一致，就能實(shí)現(xiàn)振動(dòng)測(cè)量。光纖光柵振動(dòng)傳感器原理圖(4)偏振態(tài)調(diào)制型光纖振動(dòng)傳感器

工作原理：這是一種基于光彈效應(yīng)的偏振型光纖振動(dòng)傳感器。光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)起偏器后變?yōu)榫€偏振光，線偏光經(jīng)過(guò)光彈性元件后成為橢圓偏振光，橢圓偏振光經(jīng)過(guò)檢偏器（是由偏振片組成的）、光探測(cè)器后即可以得到被測(cè)振動(dòng)信息。

偏振態(tài)調(diào)制型光纖振動(dòng)傳感器(5)模式調(diào)制型光纖振動(dòng)傳感器

基本原理是:相千光源（在此為激光束）發(fā)出的光進(jìn)入一段多模光纖,光纖中將有許多模式相互干涉,并在輸出端產(chǎn)生一種隨機(jī)的干涉圖像,稱為散斑。輸出端的干涉圖像對(duì)外界環(huán)境非常敏感,當(dāng)有振動(dòng)信號(hào)施加在多模光纖上時(shí),將改變光纖中各模式之間的干涉,最終改變散斑的分布。通過(guò)測(cè)量散斑分變化情況，即可獲知外界被測(cè)振動(dòng)信號(hào)模式調(diào)制型光纖振動(dòng)傳感器9/28/202328內(nèi)容提要光纖振動(dòng)傳感器的應(yīng)用和展望光纖振動(dòng)傳感器的分類光纖振動(dòng)傳感器的原理光纖振動(dòng)傳感器的簡(jiǎn)介4.光纖振動(dòng)傳感器的應(yīng)用和展望一、應(yīng)用光纖振動(dòng)傳感己成為現(xiàn)代化傳感領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向,在大型建筑、航空、船舶、電力、煤礦和石油等領(lǐng)域的安全健康監(jiān)測(cè)方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

9/28/202329光纖振動(dòng)傳感器在安防周界的應(yīng)用光纖振動(dòng)傳感器在電纜故障中的應(yīng)用北京地鐵一號(hào)線健康監(jiān)測(cè)土木工程中安全檢測(cè)管道安全防御系統(tǒng)傳感示意圖

以光纖振動(dòng)傳感器應(yīng)用在安防周界做詳細(xì)介紹用作周界安防技術(shù)時(shí)，用光纜埋設(shè)于地下，或者敷設(shè)在監(jiān)控區(qū)域周界的籬色、圍欄、墻壁上，通過(guò)對(duì)各種進(jìn)入周界的侵入行為引起的振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。33二、

展望

作為一種全新的安全監(jiān)控的技術(shù)，光纖振動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在安裝更加方便、防電磁干擾和智能化等方面具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，有望成為新一代的安全監(jiān)控技術(shù)。9/28/202336謝謝！人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要