光纖溫度傳感器-傳光型光纖溫度傳感器
圖 2(a) 為半導(dǎo)體吸光型 (傳光型)光纖溫度傳感器示意圖，將一根切斷的光導(dǎo)纖維裝在細(xì)鋼管內(nèi)，光纖兩端面間夾有一塊半導(dǎo)體感溫薄片(如GaAs或InP)，這種半導(dǎo)體感溫薄片透射光強(qiáng)隨被測(cè)溫度而變化。因此，當(dāng)光纖一端輸入一恒定光強(qiáng)的光時(shí)，由于半導(dǎo)體感溫薄片透射能力隨溫度變化，光纖另一端接收元件所接受的光強(qiáng)也隨被測(cè)溫度而改變。于是通過測(cè)量光探測(cè)器輸出的電量，便能遙測(cè)到感溫探頭2(b)處的溫度。
探頭中，半導(dǎo)體材料的透過率與溫度的特性曲線如圖 2(c)所示，當(dāng)溫度升高時(shí)，其透過率曲線向長波長方向移動(dòng)。顯然，半導(dǎo)體材料的吸收率與其禁帶寬度Eg有關(guān)，禁帶寬度又隨溫度而變化，多數(shù)半導(dǎo)體材料的禁帶寬度Eg隨溫度丁的升高幾乎線性地減小，對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體的透過率特性曲線邊沿的波長λg隨溫度升高向長波方向位移。當(dāng)一個(gè)輻射光譜與λg相一致的光源發(fā)出的光，通過此半導(dǎo)體時(shí)，其透射光的強(qiáng)度隨溫度丁的升高而減少。那何為傳光型光纖傳感器？
傳光型光纖傳感器中的光纖僅作為傳輸光的介質(zhì)，只起傳輸光波的作用，對(duì)外界信息的“感覺”功能是依靠其它物質(zhì)的敏感元件來完成的，因此必須在光纖端面或中間加裝其它敏感元件才能構(gòu)成傳感器。這樣，傳感器中的光纖中間是中斷的、不連續(xù)的，中斷部分要接上其它介質(zhì)的敏感元件，如圖 1所示。
調(diào)制器是敏感元件，置于入射光纖和接收光纖之間，在被測(cè)對(duì)象的作用下，使敏感元件的光路遮斷或使敏感元件的光穿透率發(fā)生變化，這樣，光探測(cè)器所接收的光量便成為被測(cè)對(duì)象調(diào)制后的信號(hào)，經(jīng)放大、解凋后，就可得到被測(cè)對(duì)象。
3.2光纖液位傳感器
基于全內(nèi)反射原理，可以設(shè)計(jì)成光纖液位傳感器。光纖液位傳感器由以下三部分組成：
*接觸液體后光反射量的檢測(cè)器件即光敏感元件；
*傳輸光信號(hào)的雙芯光纖；
*發(fā)光、受光和信號(hào)處理的接收裝置。
圖 3(a)所示為光纖液位傳感器的基本結(jié)構(gòu)。這種傳感器的敏感元件和傳輸信號(hào)的光纖均由玻璃纖維構(gòu)成，故有絕緣性能好和抗電磁噪聲等優(yōu)點(diǎn)。
光纖液位傳感器的工作原理如圖 3(b)所示。發(fā)光器件射出來的光通過傳輸光纖送到敏感元件，在敏感元件的球面上，有一部分透過，而其余的光被反射回來。當(dāng)敏感元件與液體相接觸時(shí)，與空氣接觸相比，球面部的光透射量增大，而反射量減少。因此，由反射光量即可知道敏感元件是否接觸液體。反射光量決定于敏感元件玻璃的折射率和被測(cè)定物質(zhì)的折射率。被測(cè)物質(zhì)的折射率越大，反射光量越小。來自敏感元件的反射光，通過傳輸光纖由受光器件的光電晶體管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后輸出。敏感元件的反射光量的變化，若以空氣的光量為基準(zhǔn)，在水中則為-6-—7dB，在油中為-25—30dB?？蓪?duì)反射光量差別很大的水和油等進(jìn)行物質(zhì)判別。
用微光檢測(cè)液位的光纖液位傳感器有如下特點(diǎn)：
*能用于易燃、易爆物等設(shè)施中；
*敏感元件的尺寸小，可用于檢測(cè)微量液體；
*從檢測(cè)液體開始到檢測(cè)信號(hào)輸出為止的響應(yīng)時(shí)間短；
*敏感元件是玻璃的，故有抗化學(xué)腐蝕性；
*能檢測(cè)兩種(油、水等)液體界面：
*價(jià)格低廉。
在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意，光纖液面?zhèn)鞲衅鞑灰擞糜跈z測(cè)粘附在敏感元件玻璃表面的物質(zhì)。如何檢測(cè)液位？
在裝有液體的槽內(nèi)。將敏感元件安裝在液面下預(yù)定檢測(cè)的高度。當(dāng)液面低于這一高度時(shí)，從敏感元件產(chǎn)生的反射光量就增加，根據(jù)這時(shí)，發(fā)生的信號(hào)就能檢測(cè)出液面位置。若在不同高度安裝敏感元件，則可檢測(cè)液面的高度
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