光纤光栅传感器

[align=left]在使用光纤传感器过程中，每个人都不可避免地会遇到各种问题，有些可能不是产品问题，可能是我们的操作，那么我们如何才能消除它，今天我们将简要介绍光纤传感器的排除故障。[/align]光纤传感器的工程应用及发展趋势摘要：详细介绍了光纤传感器的应用，总结了几种成熟光纤传感器的优缺点。针对隧道的具体应用，提出了一套结合点和面的综合技术方案。指出了工程应用中需要解决的光纤传感器的一些问题和发展趋势。随着工程和环境条件日益复杂，传统光纤传感器技术越来越多地表现出其局限性，如抗干扰能力差，耐环境恶劣，长期稳定性差，难以实现现场非电气传输.、大容量。、远程分布式、数字监控等.在这种背景下，光纤传感技术自20世纪70年代初开始就受到全世界的关注，并且已经实现了持续快速的发展，成为这些大规模工程安全监测的首选光纤传感器。因此，光纤传感器近年来逐渐取代了电阻式应变传感器，并已广泛应用于大型土木工程。在此之后，美国、加拿大、英国、德国、日本、瑞士等国家，已将光纤传感器技术应用于桥梁等建筑物的安全监测。加拿大卡尔加里附近的Beddington Trail大桥是最早用光纤传感器布拉格光栅传感器测量的桥梁之一。 16个光纤光栅传感器连接到预应力混凝土支撑钢筋和碳纤维复合肋，用于长期监测桥梁结构。 1999年夏天，在美国新墨西哥州拉斯克鲁塞斯的10号州际公路上的一座钢桥上安装了120个光纤传感器，创造了当时单桥上使用的最多光纤传感器。由德国GFZ Potsdam开发的光纤传感器用于检测岩层和岩石工程的静态和动态应变（包括隧道、洞穴、隧道、深基础）。开发的光纤光栅地震成像系统用于煤矿井下巷道的安全监测。还有很多。欧洲STABILOS计划开发的光纤传感器系统用于瑞士Mont-Terri隧道和矿井主梁的长期静态位移监测。近年来，以加拿大渥太华大学和瑞士联邦理工学院为代表的分布式布里渊光纤传感器技术（BOTDA / BOTDR）已成为研究的热点。20世纪90年代初，中国开始了光纤传感技术的应用研究。清华大学、同济大学、重庆大学、哈尔滨工业大学、武汉理工大学等机构对光纤传感器在桥梁测试中的应用进行了大量研究，并开展了一些工程应用，取得了良好的效果。光纤传感器包含范围：[color=#333333]气体流量传感器丨绝对压力变送器丨微量氧传感器丨ph传感器丨水管湿度传感器丨气压感应器丨[/color]气体压力传感器[color=#333333]丨[/color][color=#333333]电化学传感器丨数字温湿度[/color][color=#333333]传感器丨煤气检测传感器丨h2传感器丨[/color][color=#333333]氧气传感器丨[/color][color=#333333]风速传感器丨超声波液位传感器[/color][color=#333333]丨[/color][color=#333333]压电薄膜传感器丨微型压力传感器丨超声波传感器丨光纤传感器https://mall.ofweek.com/category_62.html丨[/color][color=#333333]超声波风速传感器丨[/color]湿度传感器[color=#333333]丨压阻式压力变送器丨[/color][color=#333333]voc传感器丨称重传感[/color][color=#333333]器[/color][color=#333333]丨[/color]气体传感器[color=#333333]丨气压传感器丨[/color][color=#333333]硫化氢传感器丨传感器https://mall.ofweek.com/category_5.html丨[/color]微型传感器[color=#333333]丨一氧化碳传感器丨光离子传感器丨[/color][color=#333333]流量传感器[/color][color=#333333]丨ph3传感器丨二[/color][color=#333333]氧化碳传感器丨百分氧传感器丨[/color][color=#333333]co2气体传感器丨[/color][color=#333333]bm传感器丨电流传感器丨[/color][color=#333333]位置传感器丨[/color][color=#333333]风速传感器丨电流传感器[/color][color=#333333]丨[/color][color=#333333]气压传感器丨压力传感器丨meas压力[/color][color=#333333]传感器丨甲烷传感器丨微流量传感器丨光纤应变传感器丨一氧化氮传感器丨三合一传感器丨sst传感器丨gss传感器丨ch4传感器丨氟利昂传感器丨硫化物传感器丨o3传感器丨双气传感器丨透明度传感器丨二氧化硫传感器丨氰化氢传感器丨煤气检测传感器丨燃气检测传感器丨电流氧传感器[/color]

光纤电流传感器概述　　光纤电流传感器是一种新型的电流传感器，与电磁式电流互感器相比，基于光学、微电子、微机技术的光纤式电流传感器(OFCT)，具有无铁心、绝缘结构简单可靠，体积小、重量轻、线性度好、动态范围大、无饱和现象，输出信号可直接与微机化计量及保护设备接口等优点。这些优点既满足、推动了电力系统的发展，而且应用前景十分广阔。　　当线偏振光(见光的偏振)在介质中传播时，若在平行于光的传播方向上加一强磁场，则光振动方向将发生偏转，偏转角度ψ与磁感应强度B和光穿越介质的长度l的乘积成正比，即ψ=VBl，比例系数V称为费尔德常数，与介质性质及光波频率有关。偏转方向取决于介质性质和磁场方向。上述现象称为法拉第效应。1845年由M.法拉第发现。　　由于光在光纤中，一边反射，一边行进，偏振波相应于曲线的形状会出现旋转。针对此现象，在光纤的一端设置一块镜面导致光纤中光线的往返，借助光的来回往返，成功补偿和解决了偏振波的旋转问题。将铅玻璃光纤用于传感器元件，并结合利用镜面的方法，只需把光纤卷绕在载流导体上，用于电流计测的反射型传感器就基本完成。其次，开发了调制程度的平均处理与信号处理方式，这有利于特性的稳定及噪音的抑制。此外，对光源、受光元件、信号传输光纤等种类与传感器特性的关系进行了研究，而且，慎重选择了旨在降低成本和实现小型化的传感器制作技术。目前，光纤传感器技术正朝实用化的方向进展，以适应电力系统的广泛需求。　　光纤电流传感器的结构　　光纤电流传感器主要由传感头、输送与接收光纤、电子回路等三部分组成，如图1所示。传感头包含载流导体，绕于载流导体上的传感光纤，以及起偏镜、检偏镜等光学部件。电子回路则有光源、受光元件、信号处理电路等。从传感头有无电源的角度，可分为无源式和有源式两类。光纤电流传感器工作原理 　　光纤电流传感器是以法拉第磁光效应为基础，以光纤为介质的新兴电力计量装置，它通过测量光波在通过磁光材料时其偏振面由于电流产生的磁场的作用而发生旋转的角度来确定被测电流的大小。传感头是光纤电流传感器最为重要和关键的部件。分析了全光纤型和混合型光纤电流传感器传感头的结构和工作原理，对改进光纤电流传感器的设计，提高光纤电流传感器的性能具有重要的指导作用。　　光纤回转仪是MOCT(光纤电流互感器)的核心部件，它由光源，探测器，调节器，以及缠绕电流导线的光电探头组成。其中调节器是光纤电流传感器的核心部件，通过这套系统可以对电流进行精确测量，此项技术受20多项国际专利保护。光纤回转仪最早由波音公司和霍尼韦尔公司共同研制。　　　　光纤电流传感器的优点　　与传统的电磁式CT 比较，光纤电流传感器除具有前述的优点以外还具备：　　(1)容易安装，不用断开导线，仅将细长、柔软的绝缘光纤卷绕在导体上就可检测电流，能实现整个传感装置的小利轻量化;　　(2)无电磁噪音的干扰。近年的计测控制系统中，一般将传感器的输出连接于半导体的电子回路，传感装置本身全部由光学器件构成，故具有抗电磁干扰(EMI)特性;　　(3)计测范围广，没有铁心磁饱和的制约，同时，法拉第效应的响应速度快，具有从低频到高频、到大电流的广阔测量范闱;　　(4)因为信号通过光纤传输。波形畸变小。传输损耗小，故可实现长距离的信号传输。　　光纤电流传感器在电力系统中的应用　　国外在六十年代就已开始对光纤电流传感器进行研究。美国、日本及西欧的一些国家的研究机构和一些电气仪器公司都在此领域作了大量的工作，如美国国家标准与技术研究所、贝尔实验室、日本的中央研究所、NEC公司及东芝、松下等公司、瑞典皇家技术学院等，到八十年代初期，光纤电流传感器开始进入工业试用阶段。　　1986 年美国的田纳西州流域电力管理局(TVA)在其所属的Chkamauga水坝电力编组站安装了第一台单相高电压光学计量用的电流互感器，可靠地运行两年多后拆除。电站的常规电压互感器为OCT 提供电压。在一年的千瓦小时的计量中，与参照系统比仅变化0.08%。按照各种预定的条件如负载、温度、湿度以及电磁干拢等条件下完成了其应负的任务。在变电站的环境中，展现出稳定、准确的性能。　　国内应用法拉第效应的光学电流传感器处于探索阶段，在“六五”期间，以1982 年9月在上海召开的“激光工业应用座谈会”为起步，先后有多家单位进行这方面的研究，中电八所、上海硅酸盐所、上海冶金所、华北电力局、北京化工学院、清华大学、华中理工大学等都取得一定成果。　　据第15 届国际光纤传感器会议统计在FOS市场份额中，“应力”占23%，“温度”占17.2%，“气压声学”占15.2%，“电流电压”占12.2%，“化学汽体”占11.3%。就传感器类型来说，“光纤光栅”占44.2%，“分光计”占11.1%，“散钟反射”占10%，“Fraday旋光效应”占6.9%，“荧为黑体”占6.6%。　　光纤电流传感器不仅能用于电力系统中电流的测量，而且与电机制造厂、测量仪器仪表厂结合，还可研制开发线路事故点的标定装置及事故区间的判定装置等一系列电力系统的测量、诊断装置。