KEYENCE光纖傳感(gan)器的原(yuan)理(li)、分(fen)類(lei)、特點(dian)以及技術熱點(dian)和類(lei)型

　　KEYENCE光(guang)(guang)纖(xian)傳感器(qi)(qi)是利用光(guang)(guang)導纖(xian)維的(de)傳光(guang)(guang)特(te)(te)性，把(ba)被(bei)測(ce)(ce)量轉換為光(guang)(guang)特(te)(te)性改變(bian)的(de)傳感器(qi)(qi)。它是將來自光(guang)(guang)源(yuan)的(de)光(guang)(guang)經過光(guang)(guang)纖(xian)送入調(diao)制器(qi)(qi)，使(shi)待測(ce)(ce)參數與進入調(diao)制區的(de)光(guang)(guang)相互(hu)作用后，導致光(guang)(guang)的(de)光(guang)(guang)學(xue)性質（如光(guang)(guang)的(de)強度(du)、波(bo)長(chang)、頻率、相位、偏正態等）發生變(bian)化，稱為被(bei)調(diao)制的(de)信號(hao)光(guang)(guang)，在(zai)經過光(guang)(guang)纖(xian)送入光(guang)(guang)探測(ce)(ce)器(qi)(qi)，經解調(diao)后，獲得被(bei)測(ce)(ce)參數。

　　KEYENCE光(guang)纖(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)不(bu)同,光(guang)纖(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)將被測(ce)信(xin)(xin)號的(de)(de)狀態(tai)以光(guang)信(xin)(xin)號的(de)(de)形式取出。光(guang)信(xin)(xin)號不(bu)僅(jin)能被人所直接(jie)感(gan)知,利用半導體二極管如(ru)光(guang)電(dian)(dian)二極管等小型(xing)簡單(dan)元(yuan)(yuan)件(jian)還(huan)可(ke)以進行(xing)光(guang)電(dian)(dian)、電(dian)(dian)光(guang)轉換,極易與一些電(dian)(dian)子裝配相(xiang)匹配,；另外光(guang)纖(xian)不(bu)僅(jin)是一種敏感(gan)元(yuan)(yuan)件(jian),而且是一種優良(liang)的(de)(de)低損耗(hao)傳(chuan)輸線。因此(ci),光(guang)纖(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)還(huan)可(ke)用于(yu)傳(chuan)統的(de)(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)所不(bu)適(shi)用的(de)(de)遠距(ju)離測(ce)量。

　　光(guang)纖(xian)傳(chuan)感包含對外界(jie)信(xin)(xin)號(hao)(被測量)的(de)(de)感知和(he)傳(chuan)輸兩種功(gong)能。所謂感知，是(shi)指外界(jie)信(xin)(xin)號(hao)按(an)照其變化規律使(shi)光(guang)纖(xian)中(zhong)傳(chuan)輸的(de)(de)光(guang)波的(de)(de)物理特征參量，如強(qiang)度(du)(功(gong)率(lv))、波長、頻率(lv)、相位和(he)偏振態(tai)等發生(sheng)變化，測量光(guang)參量的(de)(de)變化即感知外界(jie)信(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)變化。這種感知實質上是(shi)外界(jie)信(xin)(xin)號(hao)對光(guang)纖(xian)中(zhong)傳(chuan)播的(de)(de)光(guang)波實施調(diao)制。所謂傳(chuan)輸,是(shi)指光(guang)纖(xian)將受外界(jie)信(xin)(xin)號(hao)調(diao)制的(de)(de)光(guang)波傳(chuan)輸到光(guang)探測器進(jin)行檢測，將外界(jie)信(xin)(xin)號(hao)從光(guang)波中(zhong)提取出來并按(an)需要(yao)進(jin)行數據(ju)處理，也就是(shi)解調(diao)。

　　因(yin)此，光(guang)(guang)纖傳(chuan)感(gan)技(ji)術(shu)包括(kuo)調(diao)制(zhi)(zhi)(zhi)與解調(diao)兩方面的(de)(de)技(ji)術(shu),即外(wai)界信(xin)號(被測量(liang))如何調(diao)制(zhi)(zhi)(zhi)光(guang)(guang)纖中(zhong)的(de)(de)光(guang)(guang)波(bo)(bo)參量(liang)的(de)(de)調(diao)制(zhi)(zhi)(zhi)技(ji)術(shu)(或(huo)加載技(ji)術(shu))及如何從已被調(diao)制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)光(guang)(guang)波(bo)(bo)中(zhong)提取外(wai)界信(xin)號(被測量(liang))的(de)(de)解調(diao)技(ji)術(shu)(或(huo)檢測技(ji)術(shu))。

　　KEYENCE光(guang)纖傳感器的(de)基本原理

　　KEYENCE光(guang)纖(xian)(xian)傳感器是光(guang)導纖(xian)(xian)維的簡稱，光(guang)纖(xian)(xian)的主(zhu)要成份為(wei)二氧化(hua)(hua)硅，由折射較高(gao)的纖(xian)(xian)芯(xin)、折射率較低(di)的包層及保護層組成。纖(xian)(xian)芯(xin)為(wei)直徑大約0.1 mm左右的細玻璃絲，把(ba)光(guang)封閉在其中(zhong)并沿軸向進行傳播的導波結構(gou)。光(guang)纖(xian)(xian)傳感器的發(fa)現(xian)起(qi)源于探(tan)測光(guang)纖(xian)(xian)外(wai)(wai)部擾動的實(shi)踐，在實(shi)踐中(zhong)，人們發(fa)現(xian)當光(guang)纖(xian)(xian)受到外(wai)(wai)界環(huan)境的變(bian)(bian)化(hua)(hua)時，會引(yin)起(qi)光(guang)纖(xian)(xian)內(nei)部傳輸光(guang)波參數的變(bian)(bian)化(hua)(hua)，而這些變(bian)(bian)化(hua)(hua)與外(wai)(wai)界因素成一定規律，由此發(fa)展出光(guang)纖(xian)(xian)傳感技術(shu)。

　　光(guang)纖(xian)對(dui)許多外(wai)界(jie)參數有(you)一(yi)定的敏(min)感效(xiao)應(ying)。研(yan)究光(guang)纖(xian)傳感原(yuan)理就是研(yan)究如何應(ying)用光(guang)纖(xian)的這(zhe)些效(xiao)應(ying)，研(yan)究光(guang)在調制區內與外(wai)界(jie)被測(ce)參數的相互作用，實現對(dui)外(wai)界(jie)被測(ce)參數的“傳"和“感"的功能(neng)，這(zhe)是光(guang)纖(xian)傳感器的核心。

　　在(zai)(zai)(zai)光(guang)(guang)(guang)通信系統(tong)中(zhong)，光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)被用作(zuo)(zuo)(zuo)遠距(ju)離傳(chuan)輸光(guang)(guang)(guang)波(bo)(bo)信號的(de)(de)媒(mei)質。顯(xian)然，在(zai)(zai)(zai)這類(lei)應(ying)(ying)用中(zhong)，光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)傳(chuan)輸的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)信號受外(wai)界(jie)干擾越小越。但是，在(zai)(zai)(zai)實際的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)傳(chuan)輸過程(cheng)中(zhong)，光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)易受外(wai)界(jie)環境因(yin)(yin)(yin)素影響(xiang)，如溫(wen)度、壓(ya)力、電磁(ci)場等(deng)外(wai)界(jie)條件(jian)的(de)(de)變(bian)(bian)化，將(jiang)引起光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)光(guang)(guang)(guang)波(bo)(bo)參(can)數如光(guang)(guang)(guang)強(qiang)、相(xiang)位、頻(pin)率(lv)、偏振、波(bo)(bo)長等(deng)的(de)(de)變(bian)(bian)化。因(yin)(yin)(yin)此，人們發現如果能(neng)測(ce)出光(guang)(guang)(guang)波(bo)(bo)參(can)數的(de)(de)變(bian)(bian)化，就(jiu)可(ke)以知道導致光(guang)(guang)(guang)波(bo)(bo)參(can)數變(bian)(bian)化的(de)(de)各(ge)種物(wu)理(li)(li)(li)量的(de)(de)大小，于是產生(sheng)了(le)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)傳(chuan)感技(ji)術。光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)傳(chuan)感技(ji)術是用光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)對某些物(wu)理(li)(li)(li)量的(de)(de)敏(min)感特性(xing)，將(jiang)外(wai)界(jie)物(wu)理(li)(li)(li)量轉(zhuan)換成可(ke)以直接(jie)測(ce)量的(de)(de)信號的(de)(de)技(ji)術。由(you)于光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)不僅可(ke)以作(zuo)(zuo)(zuo)為光(guang)(guang)(guang)波(bo)(bo)的(de)(de)傳(chuan)播(bo)媒(mei)質，而(er)且由(you)于光(guang)(guang)(guang)波(bo)(bo)在(zai)(zai)(zai)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)中(zhong)傳(chuan)播(bo)時表征光(guang)(guang)(guang)波(bo)(bo)的(de)(de)特征參(can)量(振幅、相(xiang)位、偏振態、波(bo)(bo)長等(deng))因(yin)(yin)(yin)外(wai)界(jie)因(yin)(yin)(yin)素(如溫(wen)度、壓(ya)力、應(ying)(ying)變(bian)(bian)、磁(ci)場、電場、位移(yi)、轉(zhuan)動等(deng))的(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用而(er)直接(jie)或(huo)間接(jie)發生(sheng)變(bian)(bian)化，從(cong)而(er)也可(ke)將(jiang)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)用作(zuo)(zuo)(zuo)傳(chuan)感元件(jian)來探測(ce)各(ge)種物(wu)理(li)(li)(li)量。

　　光纖傳感器的原理、分類、特點以及技術(shu)熱點和類型

　　上圖(tu)(tu)是(shi)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的(de)原理(li)結(jie)構圖(tu)(tu)。光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)通常由(you)光(guang)(guang)(guang)(guang)源、傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)、傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)元件(jian)或(huo)調制區、光(guang)(guang)(guang)(guang)檢測(ce)等部分組成。光(guang)(guang)(guang)(guang)強、波長、振(zhen)幅、相(xiang)位、偏振(zhen)態(tai)和(he)模式分布(bu)等參(can)量(liang)(liang)在光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)傳(chuan)(chuan)(chuan)輸(shu)中(zhong)都(dou)可能會(hui)受外界影(ying)響(xiang)而發生改(gai)變(bian)，特別(bie)如(ru)溫度(du)、壓(ya)力、加速度(du)、電壓(ya)、電流(liu)、位移、振(zhen)動、轉動、彎曲、應(ying)變(bian)以及化學量(liang)(liang)和(he)生物(wu)化學量(liang)(liang)等對光(guang)(guang)(guang)(guang)路產生影(ying)響(xiang)時，都(dou)會(hui)使這些(xie)參(can)量(liang)(liang)發生相(xiang)應(ying)變(bian)化。光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)就是(shi)根據這些(xie)參(can)量(liang)(liang)隨外界因素的(de)變(bian)化關系來(lai)檢測(ce)各相(xiang)應(ying)物(wu)理(li)量(liang)(liang)的(de)大小。

　　光纖傳(chuan)感器的特點(dian)

　　與傳(chuan)統的(de)傳(chuan)感器(qi)不同，光(guang)纖優(you)良的(de)物理、化學、機械(xie)以及(ji)傳(chuan)輸性能，使光(guang)纖傳(chuan)感器(qi)具有體積小、質量輕(qing)、抗電磁干(gan)擾、防(fang)腐蝕(shi)、靈敏度很高(gao)、測量帶寬(kuan)很寬(kuan)、檢(jian)測電子(zi)設備與傳(chuan)感器(qi)可以間隔(ge)很遠等，并可以構成(cheng)傳(chuan)感網絡。

　　先(xian)進的(de)(de)(de)光纖傳感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)靈敏度比傳統的(de)(de)(de)傳感(gan)器(qi)(qi)高幾個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)，可以(yi)測量(liang)的(de)(de)(de)物理量(liang)已達(da)70多種。總結(jie)起來它具(ju)有一(yi)下幾個(ge)：

　　1、精(jing)度高(gao)，響應速(su)度快(kuai)，線性(xing)(xing)特(te)征范圍寬，使(shi)用的(de)(de)重復性(xing)(xing)，檢測信號的(de)(de)信噪比高(gao)，由于現在光(guang)纖的(de)(de)量產(chan)化(hua)，價格(ge)低廉，可(ke)以廣泛(fan)使(shi)用。

　　2、光(guang)纖是由電(dian)介質材料石英制(zhi)成，傳輸的是光(guang)信號，因此(ci)安全性、性，抗電(dian)磁(ci)干擾能(neng)力強，能(neng)適應在電(dian)力、石油、化工(gong)、冶金等易燃易爆或有毒的環境條件下工(gong)作(zuo)。

　　3、抗(kang)腐蝕，抗(kang)污染能(neng)力強(qiang)，可用于溫差較大的地方，時間時間老(lao)化特性優良，工作壽命長(chang)。

　　4、體積小，重量輕，容(rong)易安裝，對被測對象環境適應能力強(qiang)。

　　5、光纖是無源(yuan)器件(jian)，自身(shen)獨(du)立性，不會破壞(huai)被測(ce)量的狀態。

　　6、測量(liang)對象廣泛。目前已有(you)性能不同(tong)的(de)多(duo)種測量(liang)溫度、壓(ya)力、位(wei)移(yi)、速度、液(ye)面(mian)、核輻射等各種物理量(liang)、化學量(liang)、生物量(liang)等的(de)光纖傳感(gan)器。

　　7、便于(yu)多(duo)(duo)點復(fu)用、傳輸損耗小，適合于(yu)組成測量網絡(luo)，實現多(duo)(duo)點實時(shi)智能化的遙測。