一种新型光纤振动传感器
什么是光纤振动传感器？
什么是光纤振动传感器？
一、什么是光纤振动传感器？
光纤振动传感器就是，用光波作为信号载体，用光纤作为光波传输通道，由光学感应单元响应外界振动后对光波进行调制，使反射光波的性质发生变化，经探测解调后获得振动信息的光纤传感器件。
光纤振动传感器与压电振动传感器的本质区别，就是信号导线由金属导线换成了光纤波导，信号载体由电子换成了光波，传感单元由压电元件换成了光学感应元件。
从原理上来讲，光纤振动传感器就具有极高的灵敏度、固有的本质安全性、抗电磁干扰、高绝缘强度、可远距离传输等优点。
二、光纤振动传感器的工作原理
基本的光纤振动传感器系统由光纤光源、分光器件、振动传感头、光电探测器等几部分组成。
根据传感机理的不同，光纤振动传感器还可能包括光纤调制器、光纤干涉仪、光纤光栅解调仪等元件或部分。
光纤振动传感器的基本工作原理是，将来自光源的光波经过光纤送入传感单元，传感单元响应被测振动信号，使其与光波相互作用，导致光波的光学性质(如光的强度、相位、波长、频率、偏振态等)发生变化，成为被振动信号调制的光波信号，光波信号在传感单元反射后经光纤进入光电探测器，转换成电信号后再进行信号解调处理，从而获得被测振动信号。
三、光纤振动传感器的分类
根据被调制的光波参数不同，光纤振动传感器可分为强度调制型、相位调制型、波长调制型、偏振调制型等几种不同类型。
华驰微电子光纤传感事业部
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分布式光纤振动传感技术
“分布式光纤振动传感技术”资料合集目录一、分布式光纤振动传感技术及其重要安防应用二、基于OTDR的分布式光纤振动传感技术的研究三、高性能分布式光纤振动传感技术的研究四、基于干涉和OTDR复合的分布式光纤振动传感技术的研究五、分布式光纤振动传感技术研究六、基于瑞利散射的分布式光纤振动传感技术研究分布式光纤振动传感技术及其重要安防应用随着科技的进步，我们的生活和工作方式发生了翻天覆地的变化。
其中，分布式光纤振动传感技术作为一项新兴技术，其在安防领域的应用已经引起了广泛的关注。
分布式光纤振动传感技术是一种基于光纤的传感技术，它利用光纤中光信号的散射和干涉效应来检测和测量光纤周围环境的振动。
由于光纤具有抗电磁干扰、耐腐蚀、高灵敏度等优点，因此分布式光纤振动传感技术在长距离、大范围的安防监控系统中具有非常广阔的应用前景。
能源管道是现代社会中不可或缺的基础设施，其安全运行对于保障人民生活和经济发展具有重要意义。
分布式光纤振动传感技术可以实时监测管道的振动情况，通过分析振动信号来判断管道是否受到外界干扰或破坏，从而及时发现安全隐患并采取相应措施。
铁路和公路是交通运输的重要方式，其安全监测对于保障人民生命财产安全具有重要意义。
分布式光纤振动传感技术可以实时监测铁路和公路的路面状况，通过分析振动信号来判断路面是否出现裂缝、塌陷等异常情况，从而及时发现安全隐患并采取相应措施。
在边境和军事领域，分布式光纤振动传感技术也可以发挥重要作用。
它可以实时监测边境线或军事设施周围的振动情况，通过分析振动信号来判断是否有人非法越境或破坏军事设施，从而提高安全防范能力。
分布式光纤振动传感技术还可以应用于地震监测和预警系统。
通过在地表布设光纤，可以实时监测地表的振动情况，通过分析振动信号来判断是否会发生地震，从而及时发布预警信息并采取相应措施。
分布式光纤振动传感技术作为一种新兴的传感技术，其在安防领域的应用已经取得了显著的成果。
未来，随着技术的不断发展和完善，分布式光纤振动传感技术的应用范围还将进一步扩大，为我们的生活和工作带来更多的便利和安全保障。
光纤振动探测报警系统原理
光纤振动探测报警系统原理
光纤振动探测报警系统是一种基于光学原理的安全监测系统，用于检测和报警周围环境中的振动或震动。
它利用光纤作为传感器来感知外部的振动变化，并将其转化为光学信号进行分析和处理。
该系统的主要原理是利用光纤的特性，即当光纤受到外部振动时，会引起光信号的相位或强度的变化。
系统中通常采用两种主要的测量方法：时间域反射（Time Domain Reflectometry，TDR）和频域分析（Frequency Domain Analysis）。
在时间域反射方法中，系统通过向光纤发送脉冲光信号，并测量光信号的反射时间和强度来确定振动的位置和幅度。
当光信号遇到振动点时，一部分光信号会反射回来，通过测量反射光的时间差和强度变化，可以确定振动源的位置和振动的强度。
在频域分析方法中，系统通过将光信号转化为频谱信号，并分析不同频率下的光信号强度来识别振动源的特征。
不同振动源产生的振动频率不同，通过对光信号频谱的分析，可以确定振动源的特征和位置。
光纤振动探测报警系统具有高灵敏度、快速响应、抗干扰能力强等优点，在安防监控、地震监测、管道泄漏检测等领域有广泛的应用。
光纤传感器
光纤传感器结构原理
光纤传感器的分类
光纤传感器的特点
光纤传感器的应用
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斯乃尔定理
光是一种电磁波,一般采用波动理论来分析导光的基本原理。 一、斯乃尔定理(Snell's Law) 斯乃尔定理:当光由光密物质(折射率大)出射至光疏物质(折射 率小)时,发生折射。其折射角大于入射角,即：即n1＞n2时，θr ＞θi n1、n2、θ r、θ i之间的数学关系为
n1sinθi=n2sinθr
可见，入射角 θ i 增大时，折射角 θ r 也随之增大，且始终 θ r＞θ i。
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斯乃尔定理
（a）折射角大于入射角：n1 sin i n2 sin r （b）临界状态： i0 arcsin(n2 / n1 ) （c）全反射 ：
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（1）采用弹性元件的光纤压力传感器
1 Y形光纤 2 壳体
3 膜片
利用弹性体的受压变形，将压力信号转换成位移信号，从 而对光强进行调制。因此，只要设计好合理的弹性元件及 结构，就可以实现压力的检测。上图为简单的利用Y形光纤 束的膜片反射型光纤压力传感器。在Y形光纤束前端放置一 感压膜片，当膜片受压变形时，使光纤束与膜片间的距离 发生变化，从而使输出光强受到调制。 。
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（b）偏振调制光纤传感器
是一种利用光偏振态变化来传递被测对象信息的传感器。
法拉第电流传感器
法拉第电流传感器是利用光纤的磁光效应实现电流测量的， 属于偏振调制型。磁光效应，又称法拉第效应，是指某些物质在 外磁场的作用下，使通过它的线偏振光的偏振方向发生偏转。设 材料的长度为 l，沿施加的外磁场强度为 H，则线偏振光通过它后 偏振方向旋转的角度为
分布式光纤振动系统dvs原理
分布式光纤振动系统（Distributed Vibration Sensor，简称DVS）是一种用于监测和分析结构振动的先进技术。
DVS原理基于光纤光栅（FBG）传感器，通过测量和分析反射光强来评估光纤中光栅的应变变化。
DVS系统将FBG传感器分布在需要监测的结构的周围，以实现多点、分布式监测，从而提供全面的结构振动信息。
在介绍DVS原理之前，需要了解光纤光栅传感器的工作原理。
光纤光栅传感器是利用光纤布拉格反射原理，通过激光脉冲在光纤芯层中引起的折射率变化来反射或透过一定波长的光，形成光栅。
当光纤光栅受到外部振动或应变时，其周围的包层折射率会发生改变，进而影响入射光在光纤芯层中的传播，导致光栅应变的变化。
这种变化会引起反射光强发生变化，从而实现对外部振动或应变的监测。
DVS系统则是通过将光纤光栅传感器分布在整个结构上来实现分布式监测。
系统中的每个光纤光栅都对应着结构的一部分，当结构振动时，每个光纤光栅都会感受到相应的振动信息，并产生相应的反射光强变化。
通过对这些反射光强的监测和分析，DVS系统可以实现对整个结构振动的全面感知。
由于分布式的特性，DVS系统能够提供丰富的振动信息，包括振动的位置、大小、频率、方向等，有助于提高监测的精度和可靠性。
在实际应用中，DVS系统可以通过对结构振动的监测和分析，为工程人员提供重要的决策依据。
例如，在桥梁、大楼、管道等大型复杂结构的监测中，DVS系统可以实时监测结构的健康状况，及时发现潜在的故障和安全隐患。
通过分析振动数据，工程人员可以制定相应的维护和加固措施，提高结构的稳定性和安全性。
此外，DVS系统还可以应用于地震、风灾等自然灾害的灾后评估，为救援和重建工作提供重要的信息支持。
总之，分布式光纤振动系统DVS原理基于光纤光栅传感器，通过分布式的监测方式实现对结构振动的全面感知。
通过对结构振动的监测和分析，DVS系统可以为工程人员提供重要的决策依据，提高结构的稳定性和安全性，具有重要的应用价值。
光纤振动传感器详解
马赫一泽德干涉型光纤传感器的原理
这种传感器是由两根光纤即信号光纤和参考光纤组成。 激光器发出的光经过光纤耦合器分两路至参考光纤和信号光 纤中。当有振动或者压力信号作用于光纤信号臂时，会引起 信号臂光纤的几何尺寸和折射率等参数发生变化，导致在其 中传输的光波相位产生变化，从而两束光再次相遇时发生干 涉形成干光，干涉光再经光电转换变为与被测量成比例的电 信号。
②采用自聚焦透镜的光纤振动传感器 工作原理：在 1/4节距的自聚焦透镜的一端镀反射膜 , 其上 套敏感质量块,并由弹性膜支撑于壳体上。在自聚焦透镜的另 一端相对的壳体上并置关于 GRIN 透镜中心轴对称的发射光 纤和接收光纤,所以入射光经GRIN透镜反射后,进入到接受光 纤当中,弹簧膜振动的时候带动GRIN透镜振动,耦合光功率发 生了变化,其耦合光功率的大小与位移X有关,从而利用这个耦 合关系实施对微位移X的测量,进而间接地测量出加速度的数 值。
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光弹效应原理：
光纤振动传感器的简介 光纤振动传感器的原理 光纤振动传感器的分类
光纤振动传感器的应用和展望
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模式 调制
强度 调制 光纤振 动传感 器
偏振 态调 制
相位 调制
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波长 调制
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①光纤悬臂梁结构
其工作原理是从光纤传来的光经过梯度透镜光被梯度透 镜准直 , 成为平行光 , 出射后光被置于前方的悬臂梁上的平弹 片挡住一部分 , 其余部分光经反射镜反射回梯度透镜 , 聚焦于 光纤上。外壳与外部刚性连接 , 外部振动时外壳也振动 , 悬臂 梁和质量块因惯性力的作用 , 相对外壳位置发生上下变化 , 使 遮挡光的面积变化,反射回的光强也就发生变化。通过检测接 收光纤的光强可以获得光斑位置的变化,从而得到加速度的信 息。
光纤振动传感器的研究
第三章光纤振动传感器的研究随着光纤和光电子器件技术研究的不断深化，光纤传感技术得到了突飞猛进的开展。
由于光纤传感器的体积小、质量轻、精度高、响应快、动态范围宽、响应快等优点，并且它具有良好的抗电磁干扰、耐腐蚀性和不导电性，所以在很多领域都应用广泛。
光纤传感器开展到如今，已经可以探测很多的物理量，给人们的生活带来了极大的好处。
其中探测的物理量有电压、电流、加速度、流速、压力、温度、位移、生物医学量及化学量等等。
光纤振动传感器就是这些中的一员。
光纤振动传感器的出现已有30来年的历史，它是测量振动信号的。
最初的光纤振动传感器是采用干预式的构造[2]，利用振动产生的光纤应变导致干预仪信号臂的相位发生变化，但这种传感器构造比较复杂，不利于复用。
由于振动在自然界、人们生活中及各个重大工程中普遍存在，所以研究人们对振动的测量非常关注。
本章将对几种常用的光纤振动传感器的构造设计、信号解调方法所存在问题，进展分析与讨论，继而可以更好的设计新的振动传感器，为设计做好准备工作。
3.1几种典型的光纤振动传感器的设计查阅了众多文献资料，归纳了几种典型的光纤振动传感器的构造原理，主要有光强调制型、相位调制型、光纤布拉格光栅波长调制型、偏振态调制型等几种形式。
利用外界因素引起的光纤中光波相位变化来探测各种物理量的传感器，称为相位调制传感型光纤传感器。
由于位相调制传感器具有非常高的灵敏度，它是所有光纤传感器中最为人所知的。
一般地说，这种传感器运用一个相干激光光源和两个单模光纤。
光线被分束后入射到光纤。
假设干扰影响两根相关光纤的其中一根、就会引起位相差，这个位相差可准确地检测出。
位相差可用干预仪测量。
有四种干预仪构造。
它们包括：马赫—泽德尔、迈克尔逊、法布里—帕罗和赛格纳克干预仪，其中马赫—泽德尔和赛格纳克干预仪分别在水听器和陀螺上应用非常广泛。
下面是基于光纤Sagnac干预原理。
A和B是干预仪的两个传感臂，起到传输光的作用。
C是一段被绕成圆环状的光纤，是用来接收或感应外接信息的变化，2 2光纤3dB耦合器被用来分解和合成干预光束。
光纤传感器实验
实验5—5 光纤传感器实验人类进人21世纪，信息传递的方式也在悄然改变。
从两根电线传输一路电话到一根光纤传输几十、几百路电话，从海底电缆到欧亚光缆，光纤传递光信息的优点是显而易见的。
光在光纤中不断地被全反射传输，免受大气的干扰、散射，衰减大大减少，从而实现上百公里的远距离传输而不需要中间放大器。
光纤在信息传输中的应用已为人们所熟知，但将光纤用作传感器却了解不多，该实验将介绍反射式光纤位移传感器，增强对光纤传感器的了解。
光纤传感器是一种新型传感器，随着其技术的日益发展，应用越来越广泛。
光纤传感器的机理是外界物理量的变化导致光纤参数的相应改变，例如应力或温度变化时，会引起光纤长度和折射率的变化，从而形成光纤应变或温度传感器。
光纤传感器具有许多优点：重量轻、灵敏度较高；几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意形状的光纤传感器；耐高温、耐化学腐蚀、耐水性好，还能高速率和大容量传输测得的信息，便于测试自动化和远距离传输；光纤传感器可以用于高压、电气、噪音、高温、腐蚀或其他的恶劣环境，并可实现非破坏和非接触测量，而且具有与光纤遥感技术的内在相容性。
目前，正在研制中的光纤传感器有磁、声、压力、温度、加速度、陀螺、位移、液面、转矩、光声、电流和压变等类型的光纤传感器。
【实验目的】1.了解光纤、光纤传感器的基本概念。
2.了解反射式光纤位移传感器的基本原理。
3.测量并绘出输出电压与位移特性曲线。
4.了解利用反射式光纤位移传感器测量转盘转速和振动频率的工作原理。
【实验原理】Array1.光纤的基本知识1)光纤的基本结构光纤（Optic Fiber）是光导纤维的简称，一般由纤芯、包层、涂敷层与护套构成，是一种多层介质结构的对称性柱体光学纤维。
光纤的一般结构如图5-5-1所示。
纤芯和包层为光纤结构的主体，对光波的传播起着决定性作用，其中纤芯是光密媒质，包层是光疏媒质。
涂敷层与护套则主要用于隔离杂散光，提高光纤强度，保护光纤。
光纤传感器
fs fi1c vco1sco2s
P L
θ1 Θ2
v
O
4、相位调制传感器
被测对象导致光的相位变化，然后用干涉仪来检测这种相位变化而得到被测对象的信息。 利用光弹效应的声、压力或振动传感器； 利用磁致伸缩效应的电流、磁场传感器； 利用电致伸缩的电场、电压传感器
利用Sagnac效应的旋转角速度传感器（光纤陀螺） 优点：灵敏度很高， 缺点：特殊光纤及高精度检测系统，成本高。
损 耗 / ( d－B )1·k m
10 0 50
10
5
实验
红外
吸收
1
0.5
瑞 利 散射
紫 外 吸收 0.1
0.05
波 导 缺陷
0.01 0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
波 长 / m
散射损耗主要由材料微观密度不均匀引起的 瑞利散射和由光纤结构缺陷(如气泡)引起的散射 产生的。 结构缺陷散射产生的损耗与波长无关。
材料色散是材料的折射率随频率变化引起的色散，因此材料色散引起的脉冲展宽与光源谱宽成正比。对于多 模渐变型光纤，如果采用激光器(LD)作光源，其谱宽一般为1-2nm，故可忽略材料色散。此时，脉冲展宽主要 由模间色散决定。但是，当光源为发光二级管(LED)时，由于其谱宽大约为30—50nm，故增加了材料色散的 影响。这时，材料色散和模问色散相比不可忽略。
光纤传感器
一、基础知识
光纤传感器
光纤传感器(FOS Fiber Optical Sensor)是20世纪70年代中期发展起来的一种基于光导纤维的新型传感 器。它是光纤和光通信技术迅速发展的产物，它与以电为基础的传感器有本质区别。光纤传感器用光作为敏感 信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。因此，它同时具有光纤及光学测量的特点。
光纤传感器在力学测试与监测中的应用
光纤传感器在力学测试与监测中的应用随着科技的不断进步，光纤传感器作为一种新型的传感器技术，逐渐在力学测试与监测领域中得到广泛应用。
光纤传感器以其高灵敏度、高精度和无电磁干扰等特点，为力学测试与监测提供了全新的解决方案。
一、光纤传感器的原理及特点光纤传感器是一种基于光学原理的传感器，其工作原理是利用光纤中的光信号来感知外界的物理量变化。
光纤传感器具有以下几个特点：1. 高灵敏度：光纤传感器可以实现微弱光信号的检测和测量，对微小变化具有极高的灵敏度。
2. 高精度：光纤传感器的测量精度非常高，可以达到亚微米甚至纳米级别的精度。
3. 无电磁干扰：光纤传感器不受电磁场的影响，可以在强电磁环境下稳定工作，减少了外界干扰对测量结果的影响。
4. 长距离传输：光纤传感器可以实现长距离的信号传输，适用于大范围的力学测试与监测。
二、光纤传感器在力学测试中的应用1. 应力与应变测量：光纤传感器可以通过测量光纤的拉伸或压缩变化来实现应力与应变的测量。
通过将光纤传感器与被测物体相连，可以实时监测物体的受力情况，并计算出应力和应变的数值。
2. 振动监测：光纤传感器可以通过测量光纤的振动变化来实现振动监测。
将光纤传感器固定在被测物体上，当物体受到外界振动时，光纤传感器会感知到振动信号并转化为电信号进行分析和处理，从而实现对振动的监测和分析。
3. 温度测量：光纤传感器可以通过测量光纤的热膨胀变化来实现温度的测量。
将光纤传感器置于需要测量温度的环境中，当环境温度发生变化时，光纤传感器会感知到温度变化并转化为电信号进行测量和记录。
4. 压力测量：光纤传感器可以通过测量光纤的弯曲变化来实现压力的测量。
将光纤传感器安装在需要测量压力的位置上，当受到压力作用时，光纤传感器会感知到压力变化并转化为电信号进行测量和分析。
三、光纤传感器在力学监测中的应用1. 结构健康监测：光纤传感器可以实时监测建筑物、桥梁等结构体的变形、裂缝等情况，及时发现结构的损伤和变形，为结构维护和安全评估提供重要数据。
光纤传感器的原理和应用探究
光纤传感器的原理和应用探究在现代科技日新月异的时代，光纤传感器作为一种新兴的传感器技术，其应用范围越来越广泛。
光纤传感器通过测量光的参数变化来检测环境、物理量、化学量等信息，具有响应快、抗干扰能力强、使用寿命长等优点。
本文将对光纤传感器的原理和应用进行探究。
一、光纤传感器的基本原理光纤传感器是利用光的物理特性进行测量的一种传感器。
它的基本原理是利用光纤中光的衍射、干涉、散射、吸收等现象，将周围环境产生的信号转换成光信号，通过传递、解调和处理，最终获得需要测量的物理量信息。
光纤传感器的工作原理可以分为两个部分：光纤传感部分和信号传递及处理部分。
1、光纤传感部分光纤传感部分是光纤传感器的重要组成部分，主要是通过利用光的散射、吸收等物理现象，将要测量的信号转换为光信号。
光纤传感部分主要由光源、光纤和光电器三个部分构成。
（1）光源光源是光纤传感器的初级部件，它主要是产生光信号的光波源。
在光纤传感器中，常使用激光diode LED、LED 这两种类型的光源。
它们的特点是光输出功率稳定、寿命长，对环境温度变化和机械振动等均有良好的适应性。
（2）光纤光纤是光纤传感器的核心部分，是将光信号转换为机械量或其它指标成分的传感器。
它作为光传输的介质，一般采用单模或多模光纤，常用的光纤有石英光纤和塑料光纤。
在光纤中，光信号会通过散射或吸收等方式受到外部环境作用，从而产生不同程度的衰减，物理量的变化会导致光纤中传输特性的变化，如光功率、相位和波长等。
（3）光电器光电器是光纤传感器中的一个重要组成部分，主要作用是将入射的光信号转换成电信号。
光电器一般包括光电二极管、光电倍增管和光栅等，其中光电倍增管能够把非常微弱的光信号转换成较大的电信号。
通过控制光源的强度和改变光纤的位置，光电器能够准确地检测出光强度和位置的变化，实现对环境变化量的测量。
2、信号传递及处理部分信号传递及处理部分是光纤传感器的重要组成部分，主要是将光纤传感产生的信号传递到处理器进行解调、滤波和数字化等处理，最终输出需要测量的参数值。
振动光纤原理
振动光纤原理振动光纤是一种利用光纤的拉曼效应来实现振动检测的新型传感器技术。
其原理是通过光纤中的拉曼散射效应来实现对振动信号的检测和测量。
在振动光纤传感器中，光纤作为传感元件，能够将振动信号转化为光信号，通过光学检测技术进行测量和分析，从而实现对振动信号的高灵敏度和高精度检测。
振动光纤传感器的工作原理主要包括两个方面，拉曼散射效应和光纤的力学特性。
首先，光纤中的拉曼散射效应是指当光信号通过光纤传输时，光子与光纤分子之间发生相互作用，导致光子的能量发生改变，从而产生散射光。
当光纤受到外界振动作用时，光纤分子之间的相互作用也会发生变化，进而影响拉曼散射光的频率和强度。
通过检测和分析这些变化，可以实现对振动信号的测量和监测。
其次，光纤的力学特性对振动光纤传感器的性能也有重要影响。
光纤作为传感元件，其本身的力学特性决定了传感器对振动信号的灵敏度和频率响应特性。
在振动光纤传感器中，通常会采用特殊结构的光纤，以增强其对振动信号的响应能力，并通过合理设计光纤的结构和参数，进一步优化传感器的性能和特性。
在实际应用中，振动光纤传感器具有许多优点，例如高灵敏度、宽频响、抗干扰能力强、体积小、重量轻等特点，适用于各种振动监测和测量场合。
同时，振动光纤传感器还可以实现对多点、多维振动信号的同时检测，具有较高的实用价值和市场潜力。
综上所述，振动光纤传感器是一种基于光纤拉曼散射效应的新型振动检测技术，其原理基于光纤的力学特性和拉曼散射效应。
通过合理设计光纤结构和参数，可以实现对振动信号的高灵敏度和高精度检测，具有广阔的应用前景和市场潜力。
振动光纤传感器的发展将为振动监测和测量领域带来新的机遇和挑战，也将为工程技术和科学研究提供新的思路和方法。
keyence光纤传感器说明书
keyence光纤传感器说明书Keyence光纤传感器说明书：一、产品简介Keyence光纤传感器是一种基于光电原理的测量仪器，主要用于检测物体的位置、尺寸、形状等参数。
采用光纤作为传感器，可以实现非接触式测量，避免了物体之间的接触和对被测物体造成的损伤。
该传感器具有精度高、响应速度快、易于安装等特点，被广泛应用于自动化控制、检测、测量等领域。
二、产品特点1. 精度高：光纤传感器可以精确测量物体的位置、尺寸、形状等参数，测量精度可达0.001毫米左右。
2. 响应速度快：对于高速运动的物体，光纤传感器的响应时间只有几微秒，可以满足快速检测的需求。
3. 安装简便：光纤传感器可以根据被测物体的尺寸和形状灵活、方便地进行安装和调整。
4. 多功能：光纤传感器可配合不同的信号处理器、控制器等使用，实现多种功能。
5. 耐用性高：光纤传感器采用优质材料制造，具有抗振动、抗干扰、防水防尘等特点，可以适应各种复杂环境下的使用需求。
三、使用方法1. 安装：根据被测物体的尺寸、形状等参数，确定光纤传感器的位置和安装方式，安装时应注意保持光纤与被测物体的距离适当。
2. 连接：将光纤传感器与相应的信号处理器、控制器等设备连接，根据具体情况设置对应的参数和功能。
3. 操作：启动设备后，观察光纤传感器输出的信号，根据输出结果进行相应的操作，如控制、报警、测量等。
4. 维护：定期对光纤传感器进行检查、清洁、校正等工作，保证其正常运行和测量精度。
四、注意事项1. 避免过度弯曲光纤，以免影响传感器的测量精度。
2. 避免将光纤暴露在强光、电磁干扰等环境下，以免影响传感器的信号输出和运行。
3. 在使用前应仔细阅读产品说明书，了解产品的使用方法、性能指标，保证正确、安全地使用该产品。
4. 如遇到任何问题或异常情况，请及时联系厂家或售后服务人员，以便及时处理和解决问题。
以上就是Keyence光纤传感器的说明书，建议用户在使用前认真阅读说明，了解产品的性能和使用方法，做到正确、安全地使用该产品。
振动光纤与感温光纤
振动光纤与感温光纤一、引言振动光纤（Fiber Optic Vibration Sensor，FOVS）和感温光纤（Fiber Optic Temperature Sensor，FOTS）是一种基于光纤技术的传感器，具有高精度、实时监测和抗干扰等特点。
本文将分别介绍振动光纤和感温光纤的原理、应用以及发展前景。
二、振动光纤振动光纤是一种利用光纤的光学特性来实现振动测量的传感器。
其原理是通过光纤中的弯曲或拉伸等变形来改变光纤中的光信号传输特性，进而实现对振动信号的测量。
振动光纤具有高灵敏度、宽频响范围和抗干扰能力强的特点。
振动光纤的应用领域十分广泛。
在结构健康监测方面，振动光纤可以用于桥梁、建筑物和飞机等的振动监测，实时检测结构的振动情况，及时预警可能出现的故障。
在地震监测方面，振动光纤可以用于地震波的传播路径监测，提供地震预警信息。
在工业生产中，振动光纤可以用于机械设备的振动监测，实现设备状态的实时监控和预测维护。
此外，振动光纤还可以应用于智能交通、航天航空等领域。
振动光纤的发展前景非常广阔。
随着光纤通信技术的快速发展，光纤传感技术也得到了迅猛发展。
振动光纤作为其中一种重要的应用之一，其性能和应用领域还有很大的提升空间。
未来，振动光纤有望在智能城市建设、工业安全监测等方面发挥更大的作用。
三、感温光纤感温光纤是一种基于光纤传感技术的温度测量传感器。
其原理是通过光纤中光信号的传输特性随温度变化而改变，从而实现对温度的测量。
感温光纤具有高精度、快速响应和抗干扰能力强的特点。
感温光纤的应用领域非常广泛。
在工业生产中，感温光纤可以用于高温炉、化工装置等的温度监测，实现对生产过程的实时监控和控制。
在能源领域，感温光纤可以用于地热能、核能等的温度监测，提供重要的参考数据。
在火灾监测方面，感温光纤可以用于建筑物、隧道等的火灾预警，及时发现火源并采取措施。
此外，感温光纤还可以应用于医疗、环境监测等领域。
感温光纤的发展前景非常广阔。
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一种新型光纤振动传感器刘惊惊 殷宗敏 郭晓金(上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200030)摘 要 提出一种新的利用共振原理对微振动放大进行测量的光纤振动传感器.光纤振动不受强电磁场和温度变化影响,可用于大型发电机(300mW )定子端部绕组微振动的在线测量.实验结果表明该光纤振动传感器可以达到相当高的精度,对解决特殊环境下微振动的实时监控有重要应用价值.关键词 光纤传感器;光纤共振;电机定子;中图分类号 T N256 文献标识码 A收稿日期:200204250 引言从大型发电机的事故历史来看,电机的定子端部绕组是超过300mW 发电机不稳定的主要因素.调查表明,部件共振是造成该类问题的主因[1].一般来说,电机工作时,定子端部的电枢电流和磁场会引起电枢绕组振动.振动力会把定子端部绕组和支撑结构的预载释放出来,造成部件固有频率漂移.当固有频率漂移到一定值时,部件和外加振动力发生共振,导致电机定子绕组工作状态恶化.定子端部绕组结构变脆弱,容易断裂、绝缘层磨损加快、老化并发生漏电,诸如此类问题会造成各种各样事故,使电机寿命缩短,甚至会使发电机瘫痪报废[2].因此,如何预防定子部件共振发生,对延长电机寿命至关重要.经验表明,如果能够监测定子端部绕组的振动情况,在共振之初提出警告,就可以在电机发生故障前及时停机检修,从而大大延长电机寿命.1 光纤振动原理分析当一根梁垂直于其轴线方向振动时,称为梁的横向振动.其主要变形形式是弯曲变形,所以又称为弯曲振动[3].石英光纤的横向振动也是梁振动(如图1).下面讨论梁振动的固有频率的计算用y (x ,t )表示梁轴线的横向位移,它是截面位置x 和时间t 的二元函数.设梁密度为ρ,x 处截面抗弯刚度为EI (x ),I (x )为该截面对中心主轴的惯性矩,A (x )为该截面面积.取微段d x 如图2,其两侧横截面上受剪力Q (x ,t )和弯矩M (x ,t ).按牛顿第二定律,该微段在y 方向的运动微分方程为ρΑd x (52y /5t 2)=-(5Q /5x )d x (1)弯矩、剪力及扰度之间关系为图1 梁结构Fig.1 S tructure ofbeam图2 微元受力图Fig.2F orce receiving sketchQ =5M /5x ,M =EI 52y /5x2(2)将式(2)代入式(1),得梁横向自由振动偏微分方程ρA 52y /5t 2+52[EI 52y /5x 2]/5x 2=0(3)均质石英光纤可视为均质等截面直梁,E 、I 、A 及ρ均为常量.采用分离变量法得式(3)的主振型函数和振动响应分别为Y (x ,t )=C 1sin kx +C 2cos kx +C 3sh kx +C 4ch kx (4)y (x ,t )=Y (x ,t )sin (ωt +φ)(5)将石英光纤一端固定,一端自由的边界条件x =0,Y (0)=0,Y ′(0)=0x =l ,Y ″(l )=0,Y (l )=0代入式(4),求得主振型函数解为Y (x )=D [ch k n x -cos k n x -(sh k n l -sin k n l )・第32卷第3期2003年3月 光 子 学 报ACT A PHOT ONICA SI NICA V ol 132N o 13March 2003 (sh k n x -sin k n x )/(ch k n l +cos k n l )](6)式中k n 是方程cos kl =-1/ch kl 的解,前三阶解为k 1l =1.875,k 2l =4.694,k 3l =7.855.光纤一阶固有频率为ω1=ak 12=[(k 1l )2/l 2]E J /ρA =[(1.875)2/l 2]E J /ρA(7)由式(7)可知,石英光纤的基频由光纤伸展长度,横截面积,密度及截面抗弯刚度等因素决定.对密度和长度一定的等截面光纤,其振动基频是不变的.把一阶主振动k 1l =1.875,代入式(6),求得Y 1(x )=D [ch (1.875x /l )-cos (1.875x /l )-0.7341sh (1.875x /l )+0.7341sin (1.875x /l )](8)由式(8)做出l =0.6mm 的主振型如图3,这和试验中观察到的振动形状相似.图3 主振型图Fig.3 Main vibration type2 光纤振动传感器新型光纤共振传感器的设计思想是建立在公开专利[4]的基础上,并利用光纤共振放大振幅原理,适合在大型发电机上的应用.电机工作时,定子端部绕组会承受强电磁变化和温度变化,考虑到工作环境的特殊性,光纤传感器必须对电磁波动和温度变化不敏感.所以在设计传感器时,避免使用金属部件.同时,出于减小电磁场和温度影响的目的,给光纤传感器加上胶木外层.其次,定子端部绕组在通常状态下,振幅很小,只有0.02～0.05mm.异常状态下,振幅大约0.2～0.3mm.为了便于记录,必须用共振将振幅放大.由于交流电频率是50H z ,所以光纤传感器设计的共振频率在100H z 左右.根据光纤振动原理分析和上面提到的两点,构思的传感器结构如图4.光纤传感器主要由三部分构成:光源、传感部分、接收部分.接收部分由传像束、CC D 、计算机等构成.传像束将振动图像传给CC D 拍摄,CC D 把拍摄到的图像输入计算机,计算机通过分析振动图像,可以及时了解定子端部绕组的振动情况,从而实现不图4 振动传感器结构Fig.4 S tructure of vibration sens or间断的实时监控.传感部分是光纤传感器的核心,由内、外两个支架构成.共振光纤固定在连接器上,连接器和外支架相连.外支架和内支架用螺栓连接.内支架和传像束粘合相连.在内支架合适位置,放置一面聚焦透镜,用于聚焦共振光纤的出射光.3 试验结果对设计的光纤传感器,在振动台上测试它对不同频率的响应曲线.通过测试不同长度光纤的幅—频响应特性,发现共振光纤伸展长度对光纤共振频率有决定性影响.随光纤长度的伸长,光纤一阶固有频率ω1变低.振动台振幅保持在0.04mm ,改变振动台频率,给出不同长度光纤的幅—频响应曲线图5和图6.图中单模石英光纤伸展长度分别为50mm 、60mm ,直径为0.6mm 1图5 50mm 光纤幅-频响应曲线Fig.550mmfiber amplitude 2frequency curve图6 60mm 光纤幅-频响应曲线Fig.660mm fiber amplitude 2frequency curve光纤伸展长度小于50mm 大于60mm 时,幅2频响应离要求相差太远,故不作考虑.图5显示出,光纤振幅在100～115H z 左右较大,基频在115H z 附近;图6表明,光纤基频移到90H z 左右,在100～110H z 的响应并非峰值.由于定子端部绕组振动频503 3期刘惊惊等.一种新型光纤振动传感器率比100H z 略高(110H z ),所以设计采用共振光纤的伸展长度为50mm ,使得光纤共振测量精度比较高,放大倍数在50～100倍,最小测量精度为0.01mm.4 结论本文提出一种利用光纤本身共振测量振动的传感器,通过实验得到光纤共振最佳长度是50mm 左右,同时该传感器采用了绝缘材料以避免电磁干扰,实验结果表明所设计的光纤测振传感器是可行的.今后进一步的工作是提高精度,完善传感器的数据处理系统.参考文献1 F ortin T ,Du ffeau rge generator vibration m onitoring.Electrical Machines and Drives ,theEighth InternationalConference on 1997,1997,444:155～1592 T werdochlib M ,Miller R C Lemak T A ,et al .T w o recentdevelopments in m onitors for large turbine generators.Energy Conver sion ,IEEE Transaction on ,1988,3(3):653～6593 清华大学工程力学系.机械振动.北京:机械工业出版社,1980.200～202Mechanics Engineering Department of Tsinghua University.Mechanics Vibration 1China Machine Press ,1980.200～2024 殷宗敏,周正利,刘惊惊.光纤共振测微振动的方法.中国专利,C N1314586A ,2000Y in Z M ,Zhou Z L ,Liu J J .Chinese Patent N o :C N1314586A ,2000N e w Design of Optical Vibration SensorLiu Jingjing ,Y in Z ongmin ,G uo X iaojingShanghai Jiaotong Univer sity ,National Laboratory on Local Fiber 2optic Communication Networks &Advanced OpticalCommunication System ,Institute o f Optical Fiber Technology ,Shanghai ,China .200030Received date :20020425Abstract A novel type of optical sens or is designed ,whose principle is based on res onance of optical fiber.This sens or can detect the vibration of 1025m level.It isn ′t subject to strong electromagnetic field and tem perature variation.It ′s suitable for real time supervision on stator end 2winding of generator (300MW ).With this novel sens or ,the life of normal generators can be well elongated.K eyw ords Optical sens or ;Fiber res onance ;G eneratorstatorLiu Jingjing was born in Jiangsu ,China ,in 1978.He received the B.E.degree in electronic engineering from Shanghai Jiaotong University.Presently he is a graduating student in the Institute of Optic Fiber T echnology in S J T U.His research interests have been in the areas of passive optical com ponents and novel sens ors.603 光 子 学 32卷 。