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光纤压力传感器工作原理


压力传感器,光纤压力传感器的重要传感元件是法布利-比洛特型光学干涉仪。干涉仪的两面镜子?#30452;?#26159;位于?#27426;?#30340;薄膜内表面和位于另?#27426;?#30340;光纤尖端。所施加的压力P引起了薄膜的偏移,而此偏移又直接转换成了FP干涉仪空腔长度的变化。

工业压力传感器为得到薄膜偏移和所施加的压力间?#21335;?#24615;关系,传感器的形状和材料都经严格选择。其系可表示为:
Lcav(P) = L0 + (P-P0S)
其中S 是传感器的灵敏度(单位nm)
L0是处于零点初始状态的空腔长度(单位nm),通常定义为P =P0
Lcav是由信号解调器所测得的空腔长度(单位nm)
P0是FP空腔内的压力(单位psi)
P是施加到薄膜外表面上的压力(单位psi)

压力开关光纤压力传感器压力开关有三种不同的类型:量规型、绝对型、差?#20013;汀?#22312;量规型传感器的情况下,P0等于周围压力或大气压。量规型传感器有a)一个通气孔,它使空腔处于周围压力下或b)一个密封成大气压的空腔;在绝对型压力传感器的情形下,P0 = 0,工厂生产时其空腔在真空状态下密封;而在差?#20013;?#20256;感器的情形下,P0等于?#25105;?#30340;压力。这种类型的传感器有一个通气孔接头,用于维持空腔内给定的压力。

液位传感器信号解调器(FTI-100i, FTI-10,等)将来自传感器的光信号转换成绝对FP空腔长度。这个空腔长度之所以被称为绝对是因为它确实对应着测?#31354;?#20010;光信号时的FP干涉仪的物理空腔长度。这个差别是重要的,因为许多光纤传感技术、尤其是那些基于单色光干涉术的传感技术,仅能测量长度变化ΔL。在要求长期静态测量的所有应用中,绝对测量是至关重要的。光信号以信号解调器采样速度所确定的频?#26102;?#36716;化。在压力传感器的情况下,10,000nm 的工作?#27573;?#20869;转化准确度为±1nm。 一旦测得空腔长度Lcav,解调器就会根据下面的公式计算 P-P0P-P0 = (Lcav-L0)/S
然后?#22270;?#24405;并在解调器上显示这一压力值。灵敏度系数S及L0的初始定义值提供了将所测得的空腔长度转化为压力的所有必要信息
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