光子晶体光纤传感器的研究进展(2)
时间:2019-09-02 13:04 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1. 传感器及光纤传感器的概述 1.1 传感器的概述 传感器是响应刺激的一种电子装置，它能使测量信息如物理学、化学、生物学、环境科学等按照一定的规则变成一个有用的信号输出。德国学者认为:“传感器是一种敏感的元素，其中主要包括轴承结构和电子电路两个部分”。中国学者对传感器的理解是“传感器通常是敏感元件、转换元件和测量元件的一种设备，该设备可以感知测量对象数量，然后根据一些特征电路，将其转换为容易被测量的信号而输出”。 综合以上对传感器的一般概述可以知道，它是由敏感元件、转换元件和测量元件组成的一种电子元件。由于传感器是由外部因素刺激而引起的输出信号较弱，无法确切的感知信号，因此需要信号调节和转换电路将其感知的信号放大，以便对输出信号进行记录和测量，或者通过电路转换成易于信号的传输和处理。 传感器具有小的体积、轻质量、性能好、成本低、灵敏度高、简便等特点，广泛应用在设计、工艺和生产中。由于传感器的快速发展，已经涉及到各种各样的工艺生产、太空探索、医疗检测、环保、生物工程、和许多其他领域。而越来越多的普通传感器并不能满足当代的社会需求，所以各国学者基于传感器的各种物理、化学、生物等性能，来研究多功能和新用途的传感器，使其可以成功地应用于各行各业中，这是一个高性能、多功能、低成本的微传感器发展方向[1-2]。目前传感器发展水平的高低决定了一个国家的科技发展水平，因此，传感器的发展是一个国家综合国力的基础。 1.2 光纤传感器的原理 光纤传感技术可分为传光类型的光纤传感技术和传感类型的光纤传感技术。由于光纤传感器是光纤传感技术的关键因素。因此，光纤传感器还可分为传感型光纤传感器和传光型光纤传感器。 传感型光纤传感器也称为功能阶段式光纤传感器、相位光纤传感器等，众所周知，光纤既可以传光也可以传感同时也可以作为敏感元件。光纤传感器的传感机理是光纤光传播，当被测量对象或外部因素影响光纤时，光纤传输光的参数将会改变，这是传感型光纤传感器的原则。 相位调制型或干涉型光纤传感器在大多数情况下是用于传感型光纤传感器，其基本原理是外部信号的影响“刺激”使光传输光纤的相位发生变化，然后使干涉光强发生变化，进而实现了检测信号的测量。 迈克耳逊光纤传感器，马赫-泽德光纤传感器，F-P光纤传感器，萨格耐克光纤传感器和其他一些常见的干涉型光纤传感器不仅广泛应用于传感技术和测量技术，而且在其他技术中也备受欢迎。 光纤的主要作用在于对光波的传输，因此，在纤文的中间或结束插入由光源、光纤、光开关、光电探测器和其他敏感元件时就构成了传光型光纤传感器。强度调制型光纤传感器的原理是：测试信号引起光纤传输光强度的变化，然后通过光电探测器探测光强度的变化就进而实现对测量信号或物理量的测量。所以与传感型光纤传感器相比，其原理更简单明了。强度调制的特点是结构简单、性能可靠、成本低。 1.3 光纤传感器的应用及发展趋势 光纤传感器具有抗干扰性强、性能稳定、灵敏度高、耐腐蚀、本质安全和广泛的测量对象等优点，并且在一定条件下可以自由弯曲，能够根据测量对象的不同来选择不同的检测方法，以及对被测介质影响很小等特点。由此可见光纤传感器应用范围很广，涉及的领域也很广，小到我们的日常生活大到国民经济和国防事业等等。它甚至可以在恶劣的环境中正常使用。光纤传感技术是一种常见的传感器高精度测量技术，但是在改善被测量的准确性以及相应的测量量的变化时，会出现一些噪声影响，如果不消除负面影响，就会影响测量的准确性。目前，许多学者在各个领域都深入研究光纤传感器，从而使光纤传感技术得到了快速发展。尤其在航空领域，为了适应现代技术发展客观规律的要求，光纤传感技术的进一步研究和应用就显得尤为重要。尤其是在航空领域方面的应用价值，对光纤传感技术的研究是非常重要的。这就预示着在未来各个行业中传感器的光纤技术化将会逐渐取代普通传感器而成为一种发展趋势。具体的发展趋势有以下几个方面： (责任编辑：qin) |