光纤传感器物体检测存在通过和移动速度
发表时间：2024-02-17来源：欣仰邦
光纤传感器是一种由树脂或石英玻璃制成的细纤维光纤，内部使用光波导在制造现场执行各种传感任务。光纤传感器具有能够在狭窄空间内检测小物体以及使用柔性细电缆和小型传感器头检测小物体等特点，并且不受电磁影响，适合在广泛的环境中进行检测。由于光纤涂层的材质，它可以在高温环境或有石油或化学品的场所使用。
光纤传感器的应用
光纤传感器的主要应用是物体检测。可以在光照射的检测区域中检测物体的存在、通过和移动速度。
由于通过阻挡或反射光进行检测，因此不仅可以检测金属，还可以检测木材、树脂等一般固体以及透明玻璃等一般固体的有无和颜色，从而可以非接触地检测一般产品。广泛应用于各种制造现场，包括狭窄空间内极小产品的检测和定位。
除了能够检测固体之外，还能够检测液体、应变和温度，以非接触方式测量流过导体的电流的电流传感器也已投入实际使用。
光纤传感器的结构
光纤传感器由传输光并照射光的缆状光纤单元、由具有光源和光放大功能的光纤放大器组成的发光部分、以及接收光的光接收部分组成。
光纤是光纤单元的中心，具有双层结构，由高折射率石英玻璃或塑料制成的薄中心纤芯和围绕纤芯的低折射率包层组成。利用光的全内反射现象作为光波导。
光纤放大器的结构主要包括光放大器和发光元件与光接收元件之间的检测电路，其中最重要的光放大介质是稀土掺杂光纤，它通过放大光来进行检测。根据这些功能，某些产品能够调整灵敏度并设置或更改阈值。光纤传感器大致分为光纤单元分离型和光纤放大器型以及光纤单元内置型，检测方式有透射型、反射型、回归反射型、有限反射型等，传感器头形状也多种多样。 . 实现大范围的检测。
光纤传感器原理
光纤传感器基于从发光部发出的光的信息（波长、光强度）和在受光部接收到的光的信息来进行各种检测。
1.常见物体检测
这是通过阻挡从发光部分到受光部分的光来检测物体是否存在的最基本的检测原理。可以通过短暂的中断来检测通过，并且通过为发光部配备光接收装置，还可以测量物体的反射时间和移动速度。
玻璃等透明物体由于光线透过而难以检测，但通过高精度测量因表面（空气⇔玻璃）折射率变化而引起的光强度变化，可以进行检测。
2、液体检测
光纤传感器不仅用于检测固体，还利用液体折射光的性质来检测液体，管安装型和液体接触型已投入实用。
管安装型从管壁发出光。如果管内没有液体，则光直线传播；如果有液体，则光发生折射并进入接收侧。这可以检测液体的存在或不存在。这种类型可以检测透明液体，但不能检测不透光的不透明液体。
在湿式中，发射器和接收器彼此平行安装在具有锥形尖端的树脂管中，当管不与液体接触时，光被锥形部分折射并返回接收侧。我是。当与液体接触时，折射率发生变化，光不会返回。这可以检测与液体的接触。
这样，光纤传感器就可以用来检测液体的存在、液位和漏水情况。对于液体检测，树脂管通常由特氟龙基材料制成，可用于化学溶液和高温水，使其适用于广泛的应用。
3.颜色检测
物体的颜色是由反射光的波长分布决定的，而反射光的波长分布又取决于照射光的波长（颜色）的反射率和折射率。这可用于通过光纤传感器检测颜色。
4. 温度和应变检测
光纤在径向上具有双重结构，由纤芯部分和包层部分组成，但在制造过程中用特殊的紫外光照射光纤，在轴向上以规则的间隔产生折射率部分不同的区域。这称为光纤布拉格光栅（FBG）。在这种情况下，光纤的图像是两端串联 FBG 的圆柱体。
FBG 根据所产生的间距和折射率仅反射特定波长，因此当光纤因温度变化而膨胀或收缩时，反射光的波长以及反射光返回所需的时间都会发生变化。这使得它可以用作温度传感器。
另外，当安装在结构中时，光纤长度会随着结构的变形而变化，因此它也可以用作应变传感器。除了大型建筑物、隧道、管道等外，还应用于不断受到外力作用的结构，例如海上风力发电，它是可再生能源的一种。当连接重物时，光纤的长度根据重物移动时施加的加速力而变化，因此也可以用作加速度传感器。
5、电流值检测
使用光纤传感器检测电流值利用了法拉第效应。当电流流过导体时，根据右手螺旋定则会产生同心磁场。法拉第效应是沿着该磁场穿过光纤的光的偏振面根据磁场的强度而旋转的现象。通过测量该偏振面的旋转角度来检测电流值。
有关光纤传感器的其他信息
关于光纤放大器
光纤传感器一般使用LED光，使用光纤将光传输到检测单元，并使用透镜或其他装置进行照明。该传感器的常见问题包括 LED 灯随时间的推移而退化以及镜头上附着污垢。当发生这种情况时，照射光的强度会降低，导致误检测和设备故障，因此使用光纤放大器。
光纤放大器具有自动检测并自动补偿光强度下降的功能。它检测LED光随时间的变化，并相应地增加输出，以保持恒定的光强度。此外，根据光强度的减少率而不是光强度的减少量来设置物体检测，并通过确定发射光和接收光的相对光强度比来进行自动校正。
这样一来，弥补光纤传感器缺点的产品和功能就不断被开发出来，利用好它们就可以预防问题的发生。
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