传感器与机械设备检测.docVIP

传感器与机械设备检测 摘要：传感技术作为信息技术的三大支柱之一，随着时代的进步呈现飞速发展，其应用范围也愈来愈广。其中光纤传感器以其便携、耐腐蚀、抗干扰能力强等诸多特性成为信息技术的研究热点，并已成为新一代传感器的代表，广泛应用于各行各业。同时，光纤传感器也应用于机械设备检测中。由于在机械设备的检测中, 不能破坏检测对象, 因而重点介绍了光纤传感器在机械设备检测中的应用。光纤传感器不仅能够满足机械设备的检测要求, 而且还能实现对机械设备的无损检测。 关键词：光纤传感器；机械设备检测；光纤传感技术 光纤传感技术产生于20 世纪70 年代末，并在短短几十年时间内获得了飞速发展，光纤传感器以其诸多优势成为信息技术研究的热门，与光纤通信并驾齐驱，广泛应用于通讯、交通、机械等领域，随着光纤传感器的不断发展，其在机械设备检测中所占地位愈来愈重要。利用光纤传感的优势，减轻了设备检测的压力，同时保障检测结果的真实性，以免影响机械设备的后期使用。光纤传感器收集机械设备的参数特征，同时检测外界因素的干扰，最终得出机械设备的状态。光纤传感器的应用，满足了机械设备检测的需求，并体现出明显的优势。本文通过对光纤传感器进行研究，分析其在机械设备检测中的应用。 1. 光纤传感器的原理与分类 众所周知, 描述光波特征的参量很多, 如光强、波长、振幅、相位、偏振态和模式分布等。这些参量在光纤传输中都可能会受外界影响而发生改变, 特别如温度、压力、加速度、电压、电流、位移、振动、转动、弯曲、应力、应变以及化学量和生物化学量等对光路产生影响时, 都会使这些参量发生相应变化。光纤传感器就是根据这些参量随外界因素的变化关系来检测各相应物理量的大小。光源发出的光耦合进入光纤, 经光纤进入调制区(测量区), 在调制区内外界被测参数作用于进入调制区内的光信号, 使其光学性质如光强、波长、频率、相位偏振态等发生变化成为被调制的信号光; 再经过光纤送入光检测器, 光检测器对进来的 光信号进行转换后输出电信号; 最后对电信号进行信号处理而得到可用信号, 从而获得被测参数。光纤传感器可以测量的环境参量主要有应力、位移、振动、转动、压力、弯曲、应力、应变、加速度、电流、磁场、电压、温度、声场、流量、浓度、pH 值等。光纤传感器是用光在不同的物理状态下,在光纤中传播光的干涉、衍射、偏振、反射等物理特征的变化, 进行各种物理量的测量装置。来自光源的光线通过接口进入光纤, 然后将检测的参数调制成幅度、相位、色彩或偏振信息, 最后利用微处理器进行信息处理。简言之, 光纤传感器的原理就是用被测量的变化调制传输光光波的某一参数, 使其随之变化, 然后对已调制的光信号进行检测, 从而得到被测参量, 即将被测参量转换为光信号参数的变化。 光纤传感原理示意图 光纤传感器主要可分为传感型与传光型两种，其中，应用最为广泛的传感型光纤传感器依靠获取相位信息达到测量目的，可称之为干涉型光纤传感器， 是目前光纤传感器中测量精度最高的一种。通过外界因素改变光线中传输光波的相位， 进而影响干涉光的强度，常用的类型有Michelsion、MaclrZehnder 等。传光型光纤传感器相对而言原理与结构都比较简单，依据强度调制，外界因素直接影响光纤中传输光的强度，达到测量目的，主要分为反射式与透射式 两种，简单可靠，经济实用性高。 2. 光纤传感器的特点 光纤传感器属于非接触式测量元件, 具有抗干扰能力强、灵敏度高、体积小、重量轻、柔性好等特点, 而且测量对象广泛。在传感器行业, 光纤传感器的优势得到了广泛认可。下面具体介绍一下光纤传感器的优点: ( 1) 测量范围广。现在用光纤传感技术可实现的传感有力、热、声、电、核等几十种, 可以测量位移、速度、加速度、压力、液面、振动、水声、温度、电场、磁场以及核辐射等物理量。 ( 2) 灵敏度高。光纤传感技术不但比其他传感技术的灵敏度要高得多, 而且更能反映外界情况。例如,利用光纤实现辐射剂量的传感,其灵敏度比普通的剂量计要高1 万倍; 光纤温度传感器的灵敏度达百分之一度; 光纤位移传感器的灵敏度达一亿分之一厘米。 ( 3) 具有安全防爆、耐腐蚀、耐高压、抗干扰能力强,不受电、磁场干扰的特点, 在易爆环境中使用安全可靠。 ( 4) 便于与计算机接口组成遥控、遥测系统，实现多功能、智能化以及远距离测量与控制。 ( 5) 体积小、重量轻。用一条光纤可取代上百个传感器阵列或数百条电缆。 3. 光纤传感器在机械设备检测中的应用 机械设备运行中，能够传输出有特征的光波，此类光波参量，可以做为评估机械设备的一项因素，正常的传感检测中，光波参数很容易发生变化，无法获取准确的参量数据。光纤传感器正好利用光波参量变