Датчики интенсивности

Если изменяется выходной уровень источника света или потери в волокне колеблются в зависимости от времени, это приведет к ошибочному измерению расстояния. В значительной степени это можно компенсировать, используя больше источников или больше волокон. Здесь перемещение, перпендикулярное оси волокна, измеряется посредством двух принимающих волокон, между которыми распределяется излучение из перемещаемого волокна. При соответствующем сочетании фототоков от принимающих волокон можно наблюдать почти линейную связь между перемещением и выходным сигналом. Здесь выходной сигнал менее чувствителен к изменениям амплитуды источника, чем в датчике.

В работе приведен хороший обзор датчиков перемещения на основе измерения интенсивности. Другая схема с внесением потерь показана на рисунке. Сила вызывает изменения поляризации, что модулирует амплитуду излучения. Для этого датчика остаются актуальными описанные выше проблемы, связанные с опорным сигналом, а также нелинейность характеристики и гистерезис, обусловленные пьезооптическим материалом.

Один из наиболее популярных методов модуляции интенсивности основан на изгибании волокна, вызывающем потери излучения. Такие датчики микроизгибов используются в тех приложениях, где измеряемый параметр

image41

(деформацию, давление, силу, положение, ускорение) можно механически преобразовать в перемещение устройства, которое деформирует волокно.

image42

Такой датчик микроизгибов показан на рисунке. При смыкании деформирующего устройства потери излучения возрастают и количество

image43

Прошедшего излучения уменьшается. В работе (Согке и др.) приведен обзор датчиков микроизгибов. В работах (Giles и др.) сообщается о 1% линейности и улучшениях, обусловленных оптической коммутацией. О 0,25% линейности сообщается в работе (Lawson и Tekippe). Промышленное применение датчиков микроизгибов для измерения давления, ускорения и деформации обсуждается в работах (Berthold и др.) и (Miers и др.).

image44

На рисунке показан датчик уровня жидкости из работы (Snow). Излучение, возвращаемое в воздухе, благодаря полному внутреннему отражению в призме на 15 дБ превышает значение в воде. Было обнаружено, что засоренная морская вода уменьшает эту разницу на 1 дБ через 100 дней погружения.

См. также:  Сети датчиков интенсивности

image45

Датчики температуры с полупроводниковым чувствительным элементом.

Зависимость границы полосы поглощения от температуры может быть использована для измерения температуры. Пример, взятый из работы (Christensen и Ives). Излучение из одного волокна проходит через GaAs-призму в другое волокно. Если энергия фотонов меньше, чем ширина запрещенной зоны (т. е. длина волны больше, чем примерно 900 нм), излучение не затухает сколько-нибудь существенно в GaAs. Фотоны с более короткими длинами волн поглощаются.