美國PCBMEMS/DC響應(yīng)加速度傳感器 

美國PCBMEMS/DC響應(yīng)加速度傳感器 

光纖傳感器
光纖傳感器是一種將被測對象的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y的光信號的傳感器他匪。光纖傳感器的工作原理是將光源入射的光束經(jīng)由光纖送入調(diào)制器菇存，在調(diào)制器內(nèi)與外界被測參數(shù)的相互作用夸研， 使光的光學(xué)性質(zhì)如光的強度邦蜜、波長、頻率亥至、相位悼沈、偏振態(tài)等發(fā)生變化，成為被調(diào)制的光信號姐扮，再經(jīng)過光纖送入光電器件絮供、經(jīng)解調(diào)器后獲得被測參數(shù)。整個過程中茶敏，光束經(jīng)由光纖導(dǎo)入壤靶，通過調(diào)制器后再射出，其中光纖的作用首先是傳輸光束惊搏，其次是起到光調(diào)制器的作用贮乳。 [1] 
中文名 光纖傳感器 外文名 fibre optic sensor 直    徑 125 μm 壓力范圍 ±300 mmHg 決    心 <0.4 mmHg 零熱效應(yīng) 0.4 mmHg / °C 運行溫度 10 – 50°C 特    點 安裝簡單，電路連接更簡單容易

用于對機械和設(shè)備的控制和保護,這些設(shè)計*减点、功能強大的產(chǎn)品可確保各個行業(yè)(冶金饥猴、農(nóng)業(yè)倔晚、食品、汽車屉胳、化學(xué)封均、制藥、建筑材料履剔、公共建設(shè)工程等)和基礎(chǔ)設(shè)施(如水處理篇臭、機場、港口父吧、電站隧蜀、隧道等)各個流程的ZUIJIA生產(chǎn)率、靈活性秉唇、安全性和可監(jiān)控性素矛。

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正弦波編碼器

　　正弦波編碼器也屬于增量式編碼器温鸽，主要的區(qū)別在于輸出信號是正弦波模擬量信號保屯，而不是數(shù)字量信號。它的出現(xiàn)主要是為了滿足電氣領(lǐng)域的需要－用作電動機的反饋檢測元件涤垫。在與其它系統(tǒng)相比的基礎(chǔ)上姑尺，人們需要提高動態(tài)特性時可以采用這種編碼器。

　　為了保證良好的電機控制性能蝠猬，編碼器的反饋信號必須能夠提供大量的脈沖切蟋，尤其是在轉(zhuǎn)速很低的時候，采用傳統(tǒng)的增量式編碼器產(chǎn)生大量的脈沖榆芦，從許多方面來看都有問題柄粹，當(dāng)電機高速旋轉(zhuǎn)（6000rpm）時，傳輸和處理數(shù)字信號是困難的匆绣。在這種情況下驻右，處理給伺服電機的信號所需帶寬（例如編碼器每轉(zhuǎn)脈沖為10000）將很容易地超過MHz門限；而另一方面采用模擬信號大大減少了上述麻煩崎淳，并有能力模擬編碼器的大量脈沖境猜。這要感謝正弦和余弦信號的內(nèi)插法，它為旋轉(zhuǎn)角度提供了計算方法寨衣。這種方法可以獲得基本正弦的高倍增加胸叠，例如可從每轉(zhuǎn)1024個正弦波編碼器中，獲得每轉(zhuǎn)超過1000泽中，000個脈沖虎疗。接受此信號所需的帶寬只要稍許大于100KHz即已足夠糜罢。內(nèi)插倍頻需由二次系統(tǒng)完成。

目錄
1 發(fā)展方向
2 原理
3 性能
4 特點
5 分類
? 功能型
? 非功能光纖型
? 布拉格光柵
? 傳光型光纖
6 應(yīng)用
7 案例
? 土木工程領(lǐng)域
? 檢測技術(shù)
? 石油工業(yè)
? 溫度測量
? 楊氏模量
8 環(huán)境分析
9 行業(yè)分析
10 組成結(jié)構(gòu)
11 發(fā)展前景
發(fā)展方向編輯
傳感器在朝著靈敏榄缸、精確蛹吱、適應(yīng)性強、小巧和智能化的方向發(fā)展涌疲。在這一過程中晨每，光纖傳感器這個傳感器家族的新成員倍受青睞。光纖具有很多優(yōu)異的性能九昵，例如：具有抗電磁和原子輻射干擾的性能所脉，徑細、質(zhì)軟育韩、重量輕的機械性能克蚂；絕緣、無感應(yīng)的電氣性能筋讨；耐水埃叭、耐高溫、耐腐蝕的化學(xué)性能等悉罕，它能夠在人達不到的地方（如高溫區(qū)）赤屋，或者對人有害的地區(qū)（如核輻射區(qū)），起到人的耳目的作用壁袄，而且還能超越人的SHENGLI界限类早，接收人的感官所感受不到的外界信息。

特點
1嗜逻、因反射體中使用了棱鏡涩僻，所以與通用的反射型光控傳感器器相比，其檢測性能更高变泄、更可靠
2 令哟、與分離式光控傳感器相比恼琼，電路連接更簡單容易怔哮。
3、 子母扣嵌入式的設(shè)計翼抡，安裝更為簡單
用途
1鸡蒲、用于DIANHUA、網(wǎng)絡(luò)寬帶等數(shù)字型號傳輸响奋。
2束咙、用于自動售貨機、金融終端有關(guān)的設(shè)備救眯、點鈔機的ZHIBI览止、卡邢垮、硬幣、存折等的通過情況
3校增、用于自動化設(shè)備上產(chǎn)品定位黔攀、計數(shù)、識別茁只。 [2] 
原理編輯
光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調(diào)制器膛胜，使待測參數(shù)與進入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)（如光的強度哥纫、波長霉旗、頻率、相位蛀骇、偏振態(tài)等）發(fā)生變化厌秒，稱為被調(diào)制的信號光，再利用被測量對光的傳輸特性施加的影響擅憔，完成測量简僧。
光纖傳感器的測量原理有兩種。
（1）物性型光纖傳感器原理雕欺，物性型光纖傳感器是利用光纖對環(huán)境變化的敏感性岛马，將輸入物理量變換為調(diào)制的光信號。其工作原理基于光纖的光調(diào)制效應(yīng)屠列，即光纖在外界環(huán)境因素啦逆，如溫度、壓力笛洛、電場夏志、磁場等等改變時，其傳光特性政庆，如相位與光強兰吁，會發(fā)生變化的現(xiàn)象。
因此仲工，如果能測出通過光纖的光相位肘抒、光強變化，就可以知道被測物理量的變化母卵。這類傳感器又被稱為敏感元件型或功能型光纖傳感器任感。激光器的點光源光束擴散為平行波，經(jīng)分光器分為兩路慈柑，一為基準(zhǔn)光路乳吉，另一為測量光路。外界參數(shù)(溫度、壓力醋躏、振動等)引起光纖長度的變化和相位的光相位變化虹婿，從而產(chǎn)生不同數(shù)量的干涉條紋，對它的模向移動進行計數(shù)擒买，就可測量溫度或壓等唱逢。
（2）結(jié)構(gòu)型光纖傳感器原理，結(jié)構(gòu)型光纖傳感器是由光檢測元件(敏感元件)與光纖傳輸回路及測量電路所組成的測量系統(tǒng)屋休。其中光纖僅作為光的傳播媒質(zhì)坞古，所以又稱為傳光型或非功能型光纖傳感器。 [2] 
性能編輯
光纖具有很多優(yōu)異的性能劫樟，例如：具有抗電磁和原子輻射干擾的性能痪枫，徑細、質(zhì)軟叠艳、重量輕的機械性能;絕緣奶陈、無感應(yīng)的電氣性能;耐水、耐高溫附较、耐腐蝕的化學(xué)性能等吃粒，它能夠在人達不到的地方，或者對人有害的地區(qū)(如核輻射區(qū))拒课，起到人的耳目的作用徐勃，而且還能超越人的SHENGLI界限，接收人的感官所感受不到的外界信息早像。 [2] 
特點編輯
一益侨、靈敏度較高；
二著平、幾何形狀具有多方面的適應(yīng)性积碍，可以制成任意形狀的光纖傳感器；
三枝捷、可以制造傳感各種不同物理信息（聲蚌斑、磁、溫度宽藏、旋轉(zhuǎn)等）的器件慰适；
四、可以用于高壓痊撤、電氣噪聲留满、高溫嫂藏、腐蝕榔夹、或其它的惡劣環(huán)境；
五、而且具有與光纖遙測技術(shù)的內(nèi)在相容性答渔。
光纖傳感器的優(yōu)點是與傳統(tǒng)的各類傳感器相比关带，光纖傳感器用光作為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質(zhì)沼撕，具有光纖及光學(xué)測量的特點宋雏，有一系列*的優(yōu)點。電絕緣性能好务豺，抗電磁*力強磨总，非侵入性，高靈敏度笼沥，容易實現(xiàn)對被測信號的遠距離監(jiān)控蚪燕，耐腐蝕，防爆奔浅，光路有可撓曲性馆纳，便于與計算機聯(lián)接。
傳感器朝著靈敏汹桦、精確鲁驶、適應(yīng)性強、小巧和智能化的方向發(fā)展舞骆，它能夠在人達不到的地方（如高溫區(qū)或者對人有害的地區(qū)憾顿，如核輻射區(qū)），起到人的耳目作用相彼，而且還能超越人的SHENGLI界限帚萧，接收人的感官所感受不到的外界信息。 [2] 
分類編輯
根據(jù)光受被測對象的調(diào)制形式可以分為：強度調(diào)制型挚雾、偏振態(tài)制型赔膳、相位制型、頻率制型钩氓；
根據(jù)光是否發(fā)生干涉可分為：干涉型和非干涉型诸谨；
根據(jù)是否能夠隨距離的增加連續(xù)地監(jiān)測被測量可分為：分布式和點分式；
根據(jù)光纖在傳感器中的作用可以分為：一類是功能型（Functional Fiber织刹，縮寫為FF)傳感器颖脸，又稱為傳感型傳感器； 另一類是非功能型（Non Functional Fiber縮寫為NFF)佛岛，又稱為傳光型傳感器翩赐。 [3] 
功能型
功能型傳感器是利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件， 被測量對光纖內(nèi)傳輸?shù)墓膺M行調(diào)制键袱， 使傳輸?shù)墓獾膹姸攘蔷健⑾辔荒∶觥㈩l率或偏振態(tài)等特性發(fā)生變化， 再通過對被調(diào)制過的信號進行解調(diào)褐健， 從而得出被測信號付鹿。
光纖在其中不僅是導(dǎo)光媒質(zhì)，而且也是敏感元件蚜迅，光在光纖內(nèi)受被測量調(diào)制舵匾，多采用多模光纖。
優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊谁不、靈敏度高坐梯。
缺點：須用特殊光纖，成本高刹帕，
典型例子：光纖陀螺烛缔、光纖水聽器等。 [3] 
非功能光纖型
非功能型光纖傳感器是利用其它敏感元件感受被測量的變化轩拨， 光纖僅作為信息的傳輸介質(zhì)践瓷，常采用單模光纖。
光纖在其中僅起導(dǎo)光作用婚廷，光照在光纖型敏感元件上受被測量調(diào)制叶刮。
優(yōu)點：光纖即可用于電氣隔離，有用于數(shù)據(jù)傳輸藏苫，且光纖傳輸?shù)男盘柌皇茈姶鸥蓴_的影響搓捅。
實用化的大都是非功能型的光纖傳感器。AnyWay的變頻電壓傳感器信炬、變頻電流傳感器铆性、變頻功率傳感器（一種電壓、電流組合式傳感器）就屬于非功能型的光纖傳感器移蔼，在復(fù)雜電磁環(huán)境下的電量測量中跨溺，有其獨到的優(yōu)勢。
光纖傳感器是ZUI近幾年出現(xiàn)的新技術(shù)备饭，可以用來測量多種物理量惩投，比如聲場、電場幼健、壓力兄存、溫度、角速度卑雁、加速度等募书，還可以完成現(xiàn)有測量技術(shù)難以完成的測量任務(wù)。在狹小的空間里测蹲，在強電磁干擾和高電壓的環(huán)境里莹捡，光纖傳感器都顯示出了*的能力鬼吵。光纖傳感器有70多種，大致上分成光纖自身傳感器和利用光纖的傳感器道盏。
所謂光纖自身的傳感器而柑，就是光纖自身直接接收外界的被測量文捶。外接的被測量物理量能夠引起測量臂的長度荷逞、折射率、直徑的變化粹排，從而使得光纖內(nèi)傳輸?shù)墓庠谡穹衷丁⑾辔弧㈩l率顽耳、偏振等方面發(fā)生變化坠敷。測量臂傳輸?shù)墓馀c參考臂的參考光互相干涉（比較），使輸出的光的相位(或振幅)發(fā)生變化今捕，根據(jù)這個變化就可檢測出被測量的變化数屁。光纖中傳輸?shù)南辔皇芡饨缬绊懙撵`敏度很高，利用干涉技術(shù)能夠檢測出10的負4次方弧度的微小相位變化所對應(yīng)的物理量希咒。利用光纖的繞性和低損耗透格，能夠?qū)⒑荛L的光纖盤成直徑很小的光纖圈，以增加利用長度顺良，獲得更高的靈敏度韭拙。
光纖聲傳感器就是一種利用光纖自身的傳感器。當(dāng)光纖受到一點很微小的外力作用時些栅，就會產(chǎn)生微彎曲祥扒，而其傳光能力發(fā)生很大的變化。聲音是一種機械波至沸，它對光纖的作用就是使光纖受力并產(chǎn)生彎曲鼻蟆，通過彎曲就能夠得到聲音的強弱。光纖陀螺也是光纖自身傳感器的一種盖扔，與激光陀螺相比鸯两，光纖陀螺靈敏度高，體積小长豁，成本低钧唐，可以用于飛機、艦船匠襟、DAODAN等的高性能慣性導(dǎo)航系統(tǒng)钝侠。如圖就是光纖傳感器渦輪流量計的原理。 [3] 
布拉格光柵
光纖布拉格光柵傳感器的工作原理
光纖布拉格光柵傳感器的工作原理
光纖布拉格光柵傳感器（FBS）是一種使用頻率ZUIGAO酸舍，范圍ZUI廣的光纖傳感器帅韧，這種傳感器能根據(jù)環(huán)境溫度以及/或者應(yīng)變的變化來改變其反射的光波的波長里初。光纖布拉格光柵是通過全息干涉法或者相位掩膜法來將一小段光敏感的光纖暴露在一個光強周期分布的光波下面。這樣光纖的光折射率就會根據(jù)其被照射的光波強度而=YONGJIU改變忽舟。這種方法造成的光折射率的周期性變化就叫做光纖布拉格光柵双妨。
當(dāng)一束廣譜的光束被傳播到光纖布拉格光柵的時候，光折射率被改變以后的每一小段光纖就只會反射一種特定波長的光波叮阅，這個波長稱為布拉格波長刁品，這種特性就使光纖布拉格光柵只反射一種特定波長的光波，而其它波長的光波都會被傳播浩姥。
按光纖在光纖傳感器中的作用可分為傳感型和傳光型兩種類型凡宅。
傳感型光纖傳感器的光纖不僅起傳遞光作用，同時又是光電敏感元件簸眼。由于外界環(huán)境對光纖自身的影響钓闲，待測量的物理量通過光纖作用于傳感器上，使光波導(dǎo)的屬性(光強疤削、相位拉盘、偏振態(tài)、波長等)被調(diào)制撬彭。傳感器型光纖傳感器又分為光強調(diào)制型当糯、相位調(diào)制型、振態(tài)調(diào)制型和波長調(diào)制型等赖相。 [3] 
傳光型光纖
傳光型光纖傳感器是將經(jīng)過被測對象所調(diào)制的光信號輸入光纖后殊青，通過在輸出端進行光信號處理而進行測量的，這類傳感器帶有另外的感光元件對待測物理量敏感钳骚，光纖僅作為傳光元件酣婶，必須附加能夠?qū)饫w所傳遞的光進行調(diào)制的敏感元件才能組成傳感元件。光纖傳感器根據(jù)其測量范圍還可分為點式光纖傳感器貌嫡、積分式光纖傳感器比驻、分布式光纖傳感器三種。其中岛抄，分布式光纖傳感器被用來檢測大型結(jié)構(gòu)的應(yīng)變分布别惦，可以快速無損測量結(jié)構(gòu)的位移、內(nèi)部或表面應(yīng)力等重要參數(shù)夫椭。用于土木工程中的光纖傳感器類型主要有Math-Zender干涉型光纖傳感器掸掸，F(xiàn)abry-pero腔式光纖傳感器，光纖布喇格光柵傳感器等蹭秋。
光纖傳感器的輕巧性扰付、耐用性和*穩(wěn)定性，使其能夠方便的應(yīng)用于建筑鋼結(jié)構(gòu)和混凝土等各種建筑材料的內(nèi)部應(yīng)力仁讨、應(yīng)變檢測羽莺。實現(xiàn)的建筑結(jié)構(gòu)的健康檢測实昨。
光纖傳感器的另外一個大類是利用光纖的傳感器。其結(jié)構(gòu)大致如下：傳感器位于光纖端部盐固，光纖只是光的傳輸線荒给，將被測量的物理量變換成為光的振幅，相位或者振幅的變化候榨。在這種傳感器系統(tǒng)中哗缀，傳統(tǒng)的傳感器和光纖相結(jié)合。光纖的導(dǎo)入使得實現(xiàn)探針化的遙測提供了可能性袭丛。這種光纖傳輸?shù)膫鞲衅鬟m用范圍廣胃宰，使用簡便嘹冀，但是精度比*類傳感器稍低饲骂。
光纖在傳感器家族中是*，它憑借著光纖的優(yōu)異性能而得到廣泛的應(yīng)用旋逛，是在生產(chǎn)實踐中值得注意的一種傳感器。
光纖傳感器憑借著其大量的優(yōu)點已經(jīng)成為傳感器家族的*析口，并且在各種不同的測量中發(fā)揮著自己獨到的作用妥触，成為傳感器家族中*的一員。 [3]