• 产品名称:光纤传感器的应用333彩票
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  • 发布时间: 2019-12-12
产品详细

  /************************************************/ 先容光纤 近年来,传感器正在野着灵活、正确、合适性强、小巧和智能化的宗旨 进展。正在这一流程中,光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光 纤具有许众优异的功能,比方:抗电磁滋扰和原子辐射的功能,径细、质 软、重量轻的机器功能;绝缘、无感想的电气功能;耐水、耐高温、耐腐 蚀的化学功能等,它可以正在人达不到的地方(如高温区),或者对人无益 的区域(如核辐射区),起到人的耳主意效力,并且还能超越人的心理界 限,接纳人的感官所感应不到的外界消息。 甜头 一。灵活度较高; 二。几何样式具有众方面的合适性,可能制成大肆样式的光纤传感器; 三。可能修筑传感各样分歧物理消息(声、磁、温度、盘旋等)的器 件; 四。可能用于高压、电气噪声、高温、腐化、或其它的阴恶境况; 五。并且具有与光纤遥测工夫的内正在相容性。 运用界限: 运用界限:光纤传感器运用范围十分寻常,涉及石油化工、电力、医学、土木匠程等诸众领 域。 /***************************运用(正题)*****************************/ 4.1 光纤传感器正在石油化工体系的运用 正在石油化工体系中, 因为井下境况具有高温、高压、化学腐化以及电磁滋扰强 等特色,使得通例传 感 器难以正在井下很好地 发 挥效力。然而光纤本 身 不带电,体小 质轻,易弯曲,抗电 磁 滋扰、抗辐射功能好 。 稀少适合于易燃易爆 、 空间受厉酷限 制及强电磁滋扰等阴恶境况下行使。 4.1.1 光纤传感器正在油气勘察[4]中的运用 运用光纤传感器可能制成井下分光计,漫衍式温度传感器及光纤压力传感器等实用于 这种独特功课条件的产物。 (1) 井下分光计 它由两个传感器合成:一个是招揽光谱分光纤,另一个是荧光和气体探测器。井卑鄙 体通过地层探针被引入出油管, 光学传感器用于阐明出油管内的流体。 流体阐明分光计则提 供了原位井卑鄙体阐明,并对地层流体的评估加以改正。 (2) 漫衍式温度传感器 光纤漫衍式温度传感器是井下运用最为时兴的光纤传感器。运用实例是监测注水蒸气 重油开采体系。蒸汽被注入重油层用以消浸油的黏度,使稠油可以开采出来。井下蒸汽温度 可高达 250℃ 以上。 图 1 流体阐明仪构制 (3) 压力传感器 侧孔光纤式压力传感器其首要竭力于超高温和井下压力监测职分, 但目前正正在研发中 4.1.2 光纤传感器正在石油测井中的运用 石油测井是石油工业最根本和最合节的合键之一,压力、温度、流量等参量是油气井 下的紧急物理量, 通过优秀的工夫方式对这些量举办持久的及时监测, 实时获取油气井下信 [5] 息,对石油工业具有极为紧急的意旨 。 应用光纤传感器可能举办井卑鄙量衡量、温度衡量、压力衡量、含水(气)衡量、密度 衡量、声波衡量等。 (1) 流量衡量 因为光的强度、相位、频率、波长等性子正在光纤传输的流程中会受到流量的调制,利 用肯定的光检测格式把调制量转换成电信号, 就可能求出流体的流量, 这便是光纤流量计的 [7] 做事道理 。 (2) 温度及压力衡量 漫衍式光纤衡量体系(DTS)应用光纤后向拉曼散射 后向拉曼散射的温度效应, 可能对光纤所正在的温度 后向拉曼散射 场举办及时监测。 光纤热色温度传感器是由白光源、众模光纤构成的反射式温度传感器;光纤辐射式温 度传感器应用黑体辐射能量,其非接触,可测瞬问温度,呼应速率速,不必要热平均时分, 可用于高温衡量。 (3) 含水 气)率及密度衡量 含水(气 率及密度衡量 U 型光纤的传输功率随外界介质折射率蜕变而蜕变,光波举动消息载体,与搀杂流体 电阻率、 流型及水质无合, 基于该道理的光纤持率/密度传感器从实质上治理了现有持率存 正在的高含水无区分率和放射性物质的运用题目, 对付众相流体油、 气的折射率各纷歧样, 水、 于是搀杂流体的折射率会跟着油、水、气比例的转换而转换。以是这种折射率调制型光纤传 感器不光能测流体持率,可同时测流体密度,其精度较高。 (4) 声波衡量 地动波正在分歧的介质中流传, 接纳到的地动波波形就会分歧, 按照分歧的地动波形状, 可识别地层浸积序列和浸积构制,为储层定位、鉴定窜槽、检测套管破损及断裂、射孔层位 及确定流体流量等。VSP 地动测井,便是把检波器放人井中,通过地面击发的地动波或利 用井中流体滚动等出现的微颤动, 由井中的检波器接纳地动信号。 永远井下光纤三分量地动 衡量具有高的灵活度和宗旨性,能出现高精度的空间图像,不光能供应近井眼图像,并且能 供应井眼四周地层图像,衡量界限能达数千公里。它能经受阴恶境况要求,且没有可转移部 件和井下电子器件,能经受强的障碍和颤动,可装置正在繁杂的完井管柱极小的空间 4.2 光纤传感器正在电力体系的运用 电力体系收集组织繁杂、漫衍面广,正在高压电力线和电力通讯收集上存正在着各样各 样的隐患,以是,对体系内各样线道、收集举办漫衍式监测显得尤为紧急。 4.2.1 正在高压电缆温度和应变衡量中的运用 正在理思情景下, 光纤应被置于尽也许逼近电缆缆芯的职位, 以订正确地衡量电缆的实质 温度。333彩票对付直埋动力电缆来说,外贴式光纤固然不行确实地反响电缆负载的蜕变,然而对电 缆埋设处泥土热阻率的蜕变比力敏锐,并且可以节减光纤的装置本钱。 4.2.2 正在电功率传感器中的运用 电功率是反响电力体系中能量转换与传输的根本电量,电功率衡量是电力计量的一项 紧急实质。 光纤电功率传感器的首要特色是: 因为电功率传感同时涉及电压、 电流 2 个电量, 于是日常必要同时推敲电光、 磁光效应, 同时应用 2 种传感介质或 1 种众性能介质举动敏锐 元件, 这使得光纤电功率传感头的组织相对繁杂; 光纤电功率传感器的光传感信号中有时同 时包罗电压、电流信号,以是其信号检测与治理格式也将比力繁杂。 4.2.3 正在电力体系光缆监测中的运用 通过衡量沿光纤长度宗旨的布里渊散射光的频移和强度,可取得光纤的温度和应变信 息,且传感隔断较远,于是有深远的工程筹议价格。 基于布里渊光时域反射(BOTDR)的漫衍式光纤传感体系[11],采用联系检测工夫,体系 道理如图 2 所示。 图 2 基于 BOTDR 传感体系道理 BOTDR光纤传感体系衡量的是光纤的自觉布里渊散射信号,其信号强度十分轻微,但 可能采用联系检测工夫降低体系信噪比。这种计划可单光源、单端做事,体系大略,竣工方 便,并且可同时监测光纤断点、损耗、温度和应变。 4.3 传光光纤传感器正在医学方面的运用 正在医学中的运用医用光纤传感器目前首要是传光型的。以其小巧、绝缘、不受射频和 微波滋扰、 衡量精度高及与生物体亲合性好等甜头备受着重。 本文将首要先容传光光纤正在压 力衡量、血流速率衡量、pH值衡量三个方面的运用。其它,它还可能运用于衡量温度和医 用图像传输上面。 4.3.1 压力衡量 目前临床上运用的压力传感器首要用来衡量血管内的血压、颅内压、心内压、膀胱和 尿道压力等。用来衡量血压的压力传感器示睹地图 3。此中对压力敏锐的一面是正在探针导管 结尾侧壁上的一块防水薄膜, 一壁带有悬臂的微型反射镜与薄膜相连, 反射镜对面是一束光 纤,用来转达入射光到反射镜,同时也将反射光传送出来。333彩票当薄膜上有压力效力时。薄膜发 生形变且能启发悬臂使反射镜角度爆发转换, 从光纤传来的光束映照到反光镜上, 再反射到 光纤的端点。 因为反射光的宗旨随反射镜角度的蜕变而转换, 以是光纤接纳到的反射光的强 [12] 度也随之蜕变 。这一蜕变通过光纤传到另一端的光电探测器造成电信号,如许通过电压 的蜕变便可知探针处的压力巨细。 图 3 光纤体压计探针 4.3.2 血流速率衡量 众普勒型光纤速率传感器衡量皮下结构血流速率的示睹地图4。 此安装应用了光纤的端 面反射外象,衡量体系组织大略。 图 4 光纤体压计探针 发光频率为f的激光经透镜,光纤被送到外皮结构。对付不动的结构,比方血管壁,所 反射的光不出现频移;而对付皮层毛细血管里流速为 的红细胞,反射光要出现频移,其频 率蜕变为△f;爆发频移的反射光强度与红细胞的浓度成比例,频率的蜕变值可与红细胞的 运动速率成正比。发射光经光纤搜聚后,先正在光检测器前进行混频,然落后人信号治理仪, 从而取得红细胞的运动速率和浓度。 4.3.3 pH 值衡量 用来测定活体结构和血液值pH光纤光谱传感器示妄思, 如图5所示。 其做事道理是应用 发射光、 透射光的强度随波长的漫衍光谱来举办衡量。 这种传感器将两根光纤插入可透过离 子的纤维素膜盒中.膜盒内装有试剂,当把针头插入结构或血管后,体液渗透试剂,导致试 剂招揽某种波长的光.用光谱阐明仪测出此种蜕变,即可求得血液或结构的pH值[13]。 图 5 测定 pH 值的光纤光谱仪 4.4 光纤传感器正在土木匠程中的运用 正在大型土木匠程中要是爆发事件,极易酿成宏大的经济亏损和职员伤亡,于是工程安 全性成为工程计划者及科研职员极为合怀和着重的题目。 邦外里筹议和工程推行剖明: 光纤 光栅传感器满意了土木匠程衡量的高精度、远隔断、漫衍式和持久性的工夫条件,为治理上 述合节题目供应了精良的工夫方式。 4.4.1 正在桥梁监测中的运用 目前,运用光纤光栅传感器最众的范围之一当数桥梁组织的壮健监测。 4.4.2 边坡监测中的运用 光纤传感因为能竣工空间立体监测和络续性监测,正在大型土木匠程的太平监测中已得 到了越来越众的着重。 4.4.3 地道监测中的运用 对地道的监测实质首要网罗地道围岩变形,地道周边位移,围岩压力及两层 首要网罗地道围岩变形,地道周边位移,围岩压力及两层支护间压力,支护和衬 砌内应力、轮廓应力及漏洞衡量,锚杆或锚索受力等。

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