發布日期：2022-10-09 點擊率：80
VibroSystM光纖加速度計 FOA-100/FOA-200設計用于測量暴露于電動和機械應力的高壓部件的振動幅度，例如定子端部繞組。其堅固的設計使其適用于惡劣環境。FOA-100/200光纖加速度計，用于端部繞組振動監測。
VibroSystM光纖加速度傳感器 FOA-100E是一種單軸光纖加速度計，設計用于測量受到電動和機械應力的高壓元件的振動幅度，例如定子端部繞組。 該傳感器適用于含有高電壓和嚴重電磁干擾的惡劣環境。
VibroSystM光纖加速度計 FOA-100E靈敏度100 mV / g±5％?測量范圍0至40 g峰值?帶寬10至1000 Hz（-3 dB）?電壓輸出6 Vdc±5％偏差，±4 Vac?靈敏度偏差與溫度級別A±10％最大值。 @ 105°C [221°F] F級±10％最大值 @ 155°C [311°F]?最大沖擊加速度1000g半正弦1 ms持續時間?共振頻率?2kHz?橫向靈敏度<5％，表示敏感軸?殘余噪聲<6 mV RMS。
VibroSystM光纖加速度傳感器 FOA-200是一款雙軸光纖加速度計，設計用于測量受到電動和機械應力的高壓元件的振動幅度，例如定子端部繞組。 該傳感器適用于惡劣環境，包括高電壓和嚴重的電磁干擾。
VibroSystM光纖加速度計 FOA-200靈敏度100 mV / g±5％?測量范圍0至40 g峰值?帶寬10至1000 Hz（-3 dB）?電壓輸出6 Vdc±5％偏差，±4 Vac?靈敏度偏差與溫度級別A±10％最大值。 @ 105oC [221oF]等級F±10％最大值。 @ 155oC [311oF]?最大沖擊加速度1000g半正弦1 ms持續時間?共振頻率?2kHz?橫向靈敏度<5％尊重敏感軸?殘余噪聲<6 mV RMS。
多模光纖是速度和流量傳感器的理想光纖材料，現在已用它大力開發速度和流量傳感器。
下圖示出光纖流速傳感器的結構原理示意圖。
光纖流速傳感器的結構原理示意圖
多模光纖插入順流而置的銅管中，由于流體流動而使光纖發生機械應變，從而使光纖中傳播的各模式的相位差發生變化。光纖中射出的發射光的振幅出現強弱變化，其振幅與流速成正比，這就是光纖流速傳感器的工作原理。在光纖傳輸的方向垂直裝上滑鞍，這樣可提高靈敏度。
風速計的工作原理如下圖所示。
光纖風速計的工作原理
它由凸輪、透鏡系統和光纖構成，而起遮光作用的凸輪安裝在普通風速計上。工作時，使凸輪和風速成比例旋轉，被凸輪遮斷而形成的光脈沖由光纖傳導，經光電二極管轉換成電信號后再進行計算，這樣即可檢測出風速。采用光纖傳輸信號，可避免風速計安裝在高塔上，從而使傳輸信號不易受雷電干擾。
下面介紹兩種常用光纖速度和流量傳感器。
激光多普勒測速傳感器
光纖型激光多普勒測速傳感器與傳統激光測速方法的最大不同是，激光束以及運動微粒散射信號光的傳輸與耦合皆通過光纖實現。這樣就較好地解決了光路的準直問題，同時也提高了抗光路干擾的能力，使這種技術的應用范圍大大擴展。
光纖激光多普勒測速傳感器系統如下圖所示，把光纖探頭以與管中心線夾角為θ的方向插入管道中，由光纖梢端發出的激光被運動流體微粒散射，產生多普勒位移的散射光信號，再由同一光纖耦合回傳，并與原信號光重疊產生差拍。其實質是利用被測對象引起光頻率變化來進行監測，屬于頻率調制型光纖傳感器。
光纖激光多普勒測速傳感器系統
運動微粒散射的光信號多普勒頻移為
式中，n——運動物質折射率；ν——微粒運動速度；θ——光纖探頭插入角；λ——激光波長。
由式可知，當被測介質折射率n、激光源波長λ以及光纖探頭插入角θ—定時，則光信號多普勒頻移△f直接反映了管道流體的流速ν。
下圖示出光纖多普勒速度傳感器測量血管中血流流速的例子。這種傳感器的光纖很細（約150μm），能裝在針內，故可插入血管中且沒有觸電的危險，用于測量心臟內的血流十分安全。它是用偏光棱鏡和檢測器使光纖端面的反射光（頻率f）和紅血球的反射光（頻率f+△f）混頻，從而測出△f。
圖 光纖多普勒速度傳感器測置血流速度的原理
光纖旋渦式流量計
當流體繞流過一個非線性（橫截面）物體時，如下圖所示，將在其兩側交替產生穩定旋渦，并交替撥開，故在物體側壁產生一個側向推力。物體受到這個周期力的作用，而產生橫向振動。
旋渦瀉下圖
光纖旋渦式流量計結構如下圖所示，它是在流體管道中橫貫一根光纖，光纖因流體的繞流而振動，其振動頻率為
式中，ν——流體流速；d——相對于流體流向的光纖直徑；Sr——斯特勞哈爾（Strouhal）數，無量綱，Sr=f（Re），Re為雷諾數。
圖 光纖旋渦式流最計示意圖
對于不同流體，Re有一定的范圍，在此范圍內Sr為常數，如水Re為103?105時，Sr≈O.2。
當一束激光經過受流體繞流而振動的光纖時，其光纖的出射光斑點會產生抖動，其抖動頻率q與光纖振動頻率f存在一定的關系，因而只須求得出射光斑的抖動頻率，便可以求得流體流速及流量。
光纖加速度傳感器原理
直射式光纖傳感器，原理就是利用光纖作為光信號的傳輸通道，直射式出射光纖發出光，接收光纖接收光信號，接收光纖位于出射光纖的傳播方向上。出射光信號在空間中傳播，經過一段介質后再進入接收光纖。
光纖加速度傳感器優勢
相對于傳統的基于壓電、超聲等的傳感技術，光纖傳感技術有著顯著的優勢，包括：傳感和傳輸信息量大；尺寸小、輕便；工作頻帶寬；高于其他傳感技術1一3個量級的靈敏度和分辨率；傳感部分結構和幾何形狀的多樣性；普遍適用于各種物理現象的傳感，如熱空氣老化試驗箱聲場、磁場、溫度、旋轉等；不受電磁干擾影響；可應用于高溫高壓、易燃易爆等惡劣環境；易復用和形成傳感網絡；易實現實時、在線、分布式傳感等等。
光纖加速度傳感器應用
光纖傳感器在應用上分為傳光型的和傳感型的。顧名思義，前一種就是起到傳輸光的作用，傳感元件要與光纖連在一起；后一種就是既有傳輸光的作用，又有傳感作用。現在研究熱點幾乎都是后一種，所以我就簡單介紹下后一種，因為光纖傳感器作為傳感用有很多的應用，比如抗腐蝕，抗電磁干擾等，可以在復雜惡劣的環境下使用。作為傳感用的光纖，原理上就是通過對傳輸光的偏振，強度，相位，波長，周期，頻率等進行調制，通過檢測器獲得調制結果而進行傳感的器件。因為當外界的環境變化時，比如說溫度，應力、磁、聲、壓力、溫度、加速度等都會對光纖的折射率分布等一些構造產生微小的影響，導致傳輸光的特性發生改變，通過探測這些改變而得到外界的變化，起到傳感作用。
光纖加速度傳感器分類
1.強度調制型
強度調制型加速度傳感器是指通過調制光纖中傳輸光的強度從而達到測量加速度的目的，主要包含有透射式、反射式、偏振式等，其優點是結構較為簡單、信號易于解調、成本相對低廉，缺點是精度不高。
(1) 透射式光纖加速 度傳感器。
此類傳感器的結構特點是利用光纖本身作為移動單元，加速度引起輸出光纖振動導致耦合進入輸出光纖的光量改變，從接收端檢測到的光強即可反應出加速度值的大小。
(2)反射式光纖加速度傳感器。
此類傳感器在結構上與透射式的不同的地方在于多了一個反射鏡，光纖與反射鏡均可能作為運動元件。光纖軸線垂直于反射面安置的稱為正鏡式，光纖軸線不垂直于反射面安置的稱為斜鏡式。
(3)偏振式光纖加速度傳感器。
這類傳感器是利用光纖本身直接感知質量塊的慣性而產生偏振態變化，從而導致輸出光強的變化，藉此測量加速度。Tihon Pierre等人于2012年提出的基于光纖雙折射的四種機械換能結構，分別是對光纖產生彎曲、擠壓、拉伸和扭轉作用的U型鋁梁。當偏振光從該結構的單模光纖一端輸入時，加速度引起光纖的變形從而導致激光偏振態的改變。從另外一端輸出的偏 振光經過檢偏器后通過光電二二極管來檢測，不同的加速度大小對應不同的偏振態，即不同的接收光強[1]。
2相位調制型
相位調制型加速度傳感器是指通過調制光纖中傳輸光的相位從而達到測量加速度的目的，主要包含有Michelson干涉式、Mach-Zennder干涉式、 F-P干涉式等，其優點是幾何結構靈活多樣，分辨率、靈敏度等性能指標都非常高，研究較為廣泛。
(1) Michelson干涉式光纖加速度傳感器。
F Peng等人于2012年設計了-種緊湊型的Michelson干涉型加速度計，利用了光纖本身的固有優勢，使得傳感器尺寸和重量都可以做的很小，重量塊m用環氧樹脂粘在了兩根已經粘在一起的單模光纖的中間，光纖_上下端和周圍用金屬管和固體框架固定住。加速度的變化將會引起作為干涉儀兩臂的光纖光程差的變化，通過解調相位變化即可獲得相應的加速度大小，這種加速度傳感器的靈敏度和頻率響應可以分別做到0.42 rad/g和600 Hz。
(2) M-Z干涉式光纖加速度傳感器。
陳柳華等人于2010年提出了-種基于光柵士1級干涉和相位載波(PGC)調制解調的光學加速度傳感方案，與傳統的M-Z干涉儀不同，這種結構并不是靠M-Z其中的-一個臂作為傳感臂，而是以激光垂直入射的正弦振幅光柵作為傳感元件。當在光柵平面內有垂直柵線方向的加速度作用在光柵上時，光柵產生相應位移，繼而引起PD端干涉相位差的改變。M-Z的其中一臂通過PZT生成載波以提高相位解調精度,實驗得到的系統誤差為[2]。
(3) F-P干涉式光纖加速度傳感器。
QLin等人于201 1年提出的一種高分辨率加速度傳感器結構，單模光纖端面鍍半反膜,既做發射光纖又做接收光纖，固定在V形槽_上。光纖端面與固定在0.1 mm厚的不銹鋼環狀彈簧網中心0.8 mm厚的質量塊上的硅微反射鏡形成-一個F-P諧振腔。在V形槽與光纖固定支架之間裝有-一個PZT,通過施加音頻信號對腔長生成相位載波(PGC) 調制，腔長的變化與光纖軸向方向的加速度大小成線性關系。該結構的靈敏度為36dB每1 rad/g，諧振頻率為160 Hz,橫向靈敏度-1.8dB每1rad/g[3]。
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1) fiber optic velocity sensors
光纖速度感測器
2) optical fibre velocity sensor
光纖速度傳感器
3) fiber optic temperature sensors
光纖溫度感測器
4) photoelastic fiber optic accelerometer
光彈光纖加速度傳感器
1.
In order to improve the resolution and accuracy of 3-D seismic exploration, a novel type of three-component photoelastic fiber optic accelerometer is designed.
為提高三維地震勘探的分辨率和精度,設計了一種新型的三分量光彈光纖加速度傳感器,對加速度的敏感由光彈晶體、質量塊、復合臂彈簧片構成的彈性系統實現。
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5) fiber optic accelerometer
光纖加速度傳感器
1.
The experimental results of three-component all polarization-maintaining fiber optic accelerometer are presented.
報道了三分量全保偏光纖加速度傳感器的實驗研究結果。
更多例句>>
6) Doppler Fiber Velocity Sensor
多普勒光纖速度傳感器
補充資料：光纖
分子式：
CAS號：
性質： 使光以波導方式傳輸的纖維，簡稱光纖。從結構上它由纖芯和包層兩部分組成。從傳輸光的方式上，可分為單模光導纖維和多模光導纖維兩種。光纖的成分可分為多組分硅酸鹽玻璃、石英玻璃、氟化物玻璃等。光導纖維的特點是低損耗、信息傳輸量大、抗干擾性好、保密性強；重量輕、可撓性好、耐腐蝕、耐高溫、電絕緣性好。主要應用于光通信技術、大功率激光能量的傳輸、光纖溫度計、光纖傳感器，以及光纖面板等方面。
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參考詞條
光纖磁場感測器
光纖油膜感測器
其他光纖感測器
光纖電流感測器
光纖移位感測器
光纖電場感測器
光纖壓力感測器
光纖變形感測器
光纖振動感測器
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