KEYENCE基(ji)恩士光纖傳感器基(ji)本的工作(zuo)原理是解析

　　KEYENCE基恩士光纖傳感(gan)器是一種利用(yong)光學原理來檢測(ce)(ce)物(wu)(wu)理量的(de)傳感(gan)器。它采用(yong)光纖作為傳感(gan)元(yuan)件(jian)，將光信號通(tong)過光纖傳輸到檢測(ce)(ce)端(duan)，通(tong)過檢測(ce)(ce)信號的(de)變化(hua)來實現對被測(ce)(ce)物(wu)(wu)理量的(de)測(ce)(ce)量。光纖傳感(gan)器具有體積小、抗干擾能力強、可靠性高等(deng)優(you)點(dian)，在(zai)現代(dai)工業(ye)、軍事和醫(yi)療(liao)等(deng)領域得到了廣泛應用(yong)。

　　KEYENCE基(ji)恩士光(guang)纖傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的(de)工作原理基(ji)于光(guang)纖的(de)傳(chuan)(chuan)輸(shu)特(te)性和光(guang)學傳(chuan)(chuan)感(gan)技術(shu)。通常，光(guang)纖傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)由(you)光(guang)源、光(guang)纖、檢(jian)測(ce)(ce)器(qi)和信(xin)(xin)號處理器(qi)等組成(cheng)。光(guang)源產生一定波長(chang)的(de)光(guang)信(xin)(xin)號，通過(guo)光(guang)纖傳(chuan)(chuan)輸(shu)到檢(jian)測(ce)(ce)端，由(you)檢(jian)測(ce)(ce)器(qi)接收后將(jiang)光(guang)信(xin)(xin)號轉換為電(dian)信(xin)(xin)號，再通過(guo)信(xin)(xin)號處理器(qi)進行分析處理，得(de)出被測(ce)(ce)物理量的(de)數值。

　　在光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)傳(chuan)(chuan)感器中，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)輸(shu)特性(xing)對(dui)測量(liang)精(jing)度(du)(du)和(he)可靠(kao)性(xing)起著關鍵作用(yong)。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)輸(shu)特性(xing)受到光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)材(cai)料(liao)、光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)結構和(he)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)等(deng)因(yin)素的(de)(de)影(ying)響。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)材(cai)料(liao)一般采用(yong)石(shi)英玻璃(li)或塑(su)料(liao)，其折(zhe)射率和(he)衰(shuai)減(jian)系數(shu)決定(ding)了光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)信(xin)號的(de)(de)傳(chuan)(chuan)輸(shu)速度(du)(du)和(he)衰(shuai)減(jian)程度(du)(du)。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)的(de)(de)結構包括(kuo)單模(mo)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)和(he)多模(mo)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)，其內部的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)線(xian)傳(chuan)(chuan)輸(shu)方(fang)式(shi)不(bu)同(tong)，對(dui)于不(bu)同(tong)的(de)(de)應用(yong)需(xu)求可以選擇(ze)不(bu)同(tong)類型的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)選擇(ze)也會(hui)對(dui)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)傳(chuan)(chuan)輸(shu)特性(xing)產生(sheng)影(ying)響，如光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)波長和(he)功率等(deng)參數(shu)會(hui)影(ying)響光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)信(xin)號的(de)(de)傳(chuan)(chuan)輸(shu)距離和(he)強度(du)(du)。

　　通過(guo)(guo)光(guang)(guang)(guang)(guang)導(dao)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)把(ba)(ba)輸(shu)入變(bian)(bian)量轉換成調制的光(guang)(guang)(guang)(guang)信號的傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)。光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)的測(ce)(ce)量原理有(you)兩(liang)種：一種是被(bei)(bei)測(ce)(ce)參數引起光(guang)(guang)(guang)(guang)導(dao)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)本身傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)特性變(bian)(bian)化(hua)，即改變(bian)(bian)光(guang)(guang)(guang)(guang)導(dao)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)環境如應 變(bian)(bian)、壓力、溫度(du)等，從而(er)改變(bian)(bian)光(guang)(guang)(guang)(guang)導(dao)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)中(zhong)光(guang)(guang)(guang)(guang)傳(chuan)(chuan)(chuan)播的相位和強(qiang)度(du)，這(zhe)時測(ce)(ce)量通過(guo)(guo)光(guang)(guang)(guang)(guang)導(dao)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)的光(guang)(guang)(guang)(guang)相位或光(guang)(guang)(guang)(guang)強(qiang)度(du)變(bian)(bian)化(hua)，就(jiu)可知道(dao)被(bei)(bei)測(ce)(ce)參數的變(bian)(bian)化(hua);另一種是以激光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)或發光(guang)(guang)(guang)(guang) 二極管為光(guang)(guang)(guang)(guang)源，用光(guang)(guang)(guang)(guang)導(dao)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)作為光(guang)(guang)(guang)(guang)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)通道(dao)，把(ba)(ba)光(guang)(guang)(guang)(guang)信號載(zai)送(song)入或載(zai)送(song)出敏(min)感(gan)(gan)元件(jian)，再與其(qi)他相應敏(min)感(gan)(gan)元件(jian)配合而(er)構成傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)。前者屬于物性型(xing)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)，后者屬于結構 型(xing)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)。這(zhe)兩(liang)種傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)在(zai)自動測(ce)(ce)量系統中(zhong)都(dou)有(you)應用。

　　KEYENCE基恩士光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)是(shi)(shi)以光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學量轉換(huan)為基礎，以光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)信號為變換(huan)和傳輸的(de)載體，利用光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)導纖(xian)(xian)維輸送光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)信號的(de)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)主要(yao)(yao)由光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源、光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)導纖(xian)(xian)維(簡稱光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian))、光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)檢測器(qi)(qi)和附加(jia)裝置(zhi)(zhi)等(deng)組(zu)成(cheng)。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源種(zhong)類很多，常用光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源有鎢絲燈、激光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)和發(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)二極(ji)管等(deng)。 光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)很細、較柔(rou)軟、可(ke)彎(wan)曲(qu)，是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)透(tou)明的(de)能導光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)纖(xian)(xian)維。光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)之所以能進行光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)信息的(de)傳輸，是(shi)(shi)因為利用了光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學上(shang)的(de)全反射(she)原理，即入(ru)(ru)射(she)角(jiao)大于全反射(she)的(de)臨界(jie)角(jiao)的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang) 都能在(zai)纖(xian)(xian)芯和包層的(de)界(jie)面(mian)上(shang)發(fa)(fa)生(sheng)全反射(she)，反射(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)仍以同樣的(de)角(jiao)度(du)向(xiang)對面(mian)的(de)界(jie)面(mian)入(ru)(ru)射(she)，這樣，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)將在(zai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)的(de)界(jie)面(mian)之間反復(fu)地發(fa)(fa)生(sheng)全反射(she)而(er)進行傳輸。附加(jia)裝置(zhi)(zhi)主要(yao)(yao)是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi) 些機械部件，它隨被(bei)測參數(shu)的(de)種(zhong)類和測量方法(fa)而(er)變化。

　　KEYENCE基恩(en)士光(guang)纖(xian)傳感器光(guang)纖(xian)施(shi)加到隧道壁上時，當隧道壁材料中(zhong)存(cun)在應(ying)力時，其(qi)將使光(guang)纖(xian)產生應(ying)變，這可能是由(you)于列(lie)車沖擊的(de)振動(dong)或是多(duo)年來產生的(de)墻壁沉降(jiang)或裂縫，從相關(guan)的(de)應(ying)變的(de)信息確定是否需要進(jin)行維護。

　　光纖解調儀

　　對于測(ce)量，光纖需(xu)要(yao)連接到所(suo)謂的(de)光纖解調器(qi); 它能夠連續發出不(bu)同波長的(de)光，一(yi)次一(yi)個， 這(zhe)被稱為“掃描激光"。 光傳(chuan)播通過光纖， 在某點由(you)布拉格光柵反射，并(bing)返回解調器(qi)。

　　由于布拉(la)格光柵(zha)具有(you)不(bu)同周期，因(yin)(yin)此可(ke)以(yi)區分不(bu)同傳感器的(de)信號。其(qi)余光線到達光纖末端時會折射(she)，因(yin)(yin)此不(bu)影響測量(liang)。 從光柵(zha)返回的(de)原始(shi)光信號可(ke)以(yi)推(tui)導(dao)出(chu)實(shi)際應(ying)變，獲得材料(liao)應(ying)力。

　　那么，為什么核心(xin)和包層之間(jian)的密度(du)差(cha)是(shi)非(fei)常重要的呢？ 激光(guang)用于(yu)通(tong)過光(guang)纖(xian)(xian)發光(guang)， 兩種(zhong)不同的纖(xian)(xian)維(wei)材料密度(du)產生通(tong)道光(guang)纖(xian)(xian)內部的光(guang)， 從而(er)不散射光(guang)柵。 為了能(neng)進行工(gong)作，重要的是(shi)光(guang)纖(xian)(xian)沒有(you)太多(duo)彎(wan)曲。溫度(du)補償是(shi)關鍵

　　KEYENCE基恩士光纖傳(chuan)感器極易受(shou)溫(wen)度(du)影響。隨著溫(wen)度(du)的升高(gao)，光纖隨著溫(wen)度(du)的升高(gao)而膨脹(zhang)。折(zhe)射率(lv)也發生變化。沒有補償，這(zhe)將導致(zhi)獲得的應力包括溫(wen)度(du)產生的應變。有以下幾(ji)種補償技(ji)術，包括：

　　應變傳感(gan)器(qi)邊上安裝KEYENCE基恩士光(guang)纖傳感(gan)器(qi)，從測量(liang)數(shu)據中減(jian)去(qu)溫度效應來進行(xing)數(shu)學(xue)補(bu)償。

　　將(jiang)兩個光纖布拉格(ge)光柵放(fang)置在推挽式結(jie)構中，使得當處于應(ying)變狀態(tai)時，一(yi)個被(bei)壓縮，另一(yi)個被(bei)拉伸。溫(wen)度效應(ying)對于兩者都是(shi)相(xiang)同(tong)的（例如延長），但(dan)是(shi)機械應(ying)力的影響是(shi)不(bu)同(tong)的：這樣就可以對溫(wen)度進行(xing)數(shu)學(xue)補(bu)償。

　　將(jiang)光纖(xian)包封在(zai)機械設(she)備(bei)中，該材料在(zai)被測材料的相反方向上膨脹，以(yi)消除(chu)溫度(du)效(xiao)應，并且不需要數學補償。

　　KEYENCE基(ji)恩(en)士光(guang)纖傳(chuan)感器廣泛應用于生(sheng)物物理領域(yu)，可進行多種檢測，例如光(guang)纖DNA生(sheng)物傳(chuan)感器，目的(de)(de)DNA的(de)(de)堿基(ji)轉變(bian)為可檢測的(de)(de)光(guang)信號，是近年發(fa)展起(qi)來的(de)(de)基(ji)因快(kuai)速檢測新技術(shu)(shu)，光(guang)纖生(sheng)物傳(chuan)感器還可用于各種毒素(su)檢測，抗原抗體相互作用檢測等，是生(sheng)物物理技術(shu)(shu)發(fa)展的(de)(de)一(yi)個重要(yao)領域(yu)。

　　KEYENCE基恩(en)士光纖傳感(gan)(gan)器在(zai)朝著靈敏、精確、適應性(xing)(xing)(xing)強、小巧和智能(neng)化的(de)(de)方向(xiang)發(fa)展。在(zai)這一過程(cheng)中，光纖傳感(gan)(gan)器這個傳感(gan)(gan)器家族的(de)(de)新成員倍受(shou)青睞。光纖具有很多(duo)優異的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng)，例如(ru)：抗電磁干擾和原子輻射(she)的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng)，徑細(xi)、質(zhi)軟(ruan)、重量(liang)輕的(de)(de)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)能(neng);絕緣、無感(gan)(gan)應的(de)(de)電氣性(xing)(xing)(xing)能(neng);耐(nai)水、耐(nai)高溫(wen)、耐(nai)腐蝕的(de)(de)化學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)等，它能(neng)夠在(zai)人(ren)(ren)達(da)不到的(de)(de)地方(如(ru)高溫(wen)區(qu))，或(huo)者對人(ren)(ren)有害的(de)(de)地區(qu)(如(ru)核輻射(she)區(qu))，起到人(ren)(ren)的(de)(de)耳目的(de)(de)作用(yong)，而(er)且(qie)還能(neng)超越人(ren)(ren)的(de)(de)生(sheng)理界限，接收人(ren)(ren)的(de)(de)感(gan)(gan)官所感(gan)(gan)受(shou)不到的(de)(de)外界信息(xi)。

　　KEYENCE基恩士光(guang)(guang)纖傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)是新技術，可(ke)以用來測(ce)量(liang)多種(zhong)物(wu)理(li)量(liang)，比如聲場(chang)、電(dian)場(chang)、壓力、溫度(du)、角(jiao)速(su)度(du)、加速(su)度(du)等(deng)，還可(ke)以完成現有測(ce)量(liang)技術難以完成的測(ce)量(liang)任務。在(zai)(zai)狹小的空(kong)間里(li)，在(zai)(zai)強電(dian)磁(ci)干擾(rao)和高(gao)電(dian)壓的環境里(li)，光(guang)(guang)纖傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)都顯示出(chu)了(le)能力。目前光(guang)(guang)纖傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)已經有70多種(zhong)，大致上(shang)分成光(guang)(guang)纖自(zi)身傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)和利用光(guang)(guang)纖的傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)。