智能化传感器
智能化传感器是一种带微处理器的传感器,是微型计算机和传感器相结合的成果,它兼有检测、判断和信息处理功能,与传统传感器相比有很多特点:具有判断和信息处理功能,能对测量值进行修正、误差补偿,因而提高测量精度;可实现多传感器多参数测量;有自诊断和自校准功能,提高可靠性;测量数据可存取,使用方便;有数据通信接口,能与微型计算机直接通信。把传感器、信号调节电路、单片机集成在一芯片上形成超大规模集成化的高级智能传感器。美国HONYWELL 公司ST-3000 型智能传感器,芯片尺寸才有3×4×2mm3,采用半导体工艺,在同一芯片上制成CPU、EPROM、静压、压差、温度等三种敏感元件。 智能化传感器的研究与开发,美国处于领头地位。美国宇航局在开发宇宙飞船时称这种传感器为灵巧传感器(SmartSensor),在宇宙飞船上这种传感器是非常重要的。我国在这方面的研究与开发还很落后,主要是因为我国半导体集成电路工艺水平有限。传感器的发展日新月异,特别是80 年代人类由高度工业化进入信息时代以来,传感器技术向更新、更高的技术发展。美国、日本等发达国家的传感器技术发展最快,我国由于基础薄弱,传感器技术与这些发达国家相比有较大的差距。因此,我们应该加大对传感器技术研究、开发的投入,使我国传感器技术与外国差距缩短,促进我国仪器仪表工业和自化化技术的发展。
强度调制型光纤传感器
基本原理是待测物理量引起光纤中传输光光强的变化,通过检测光强的变化实现对待测量的测量。一恒定光源发出的一定强度的激光注入传感头,在传感头内,光在被测信号的作用下其强度发生了变化,即受到了外场的调制,使得输出光强的包络线与被测信号的形状一样,光电探测测出的输出电流也作同样的调制,信号处理电路再检测出调制信号,就得到了被测信号。这类传感器的优点是结构简单、成本低、容易实现,因此开发应用的比较早,现在已经成功的应用在位移、压力、表面粗糙度、加速度、间隙、力、液位、振动、辐射等的测量。强度调制的方式很多,大致可分为反射式强度调制、透射式强度调制、光模式强度调制以及折射率和吸收系数强度调制等等。一般反射式强度调制、透射式强度调制、折射率强度调制称为外调制式,光模式称为内调制式。但是由于原理的限制,它易受光源波动和连接器损耗变化等的影响,因此这种传感器只能用于干扰源较小的场合。
光纤传感器的原理 光纤传感器由光源、入射光纤、出射光纤、光调制器、光探测以及解调制器组成。其基本原理是将光源的光经入射光纤送人调制区,光在调制区内与外界被测参数相互作用,使光的光学性质(如强度、波长、频率、相位、偏正态等)发生变化而成为被调制的信号光,再经出射光纤送入光探测、解调器而获得被测参数。
光纤传感器按传感原理可分为两类:一类是传光型(非功能型)传感器,另一类是传感型(功能型)传感器。在传光型光纤传感器中,光纤仅作为光的传输媒质,对被测信号的感觉是靠其它敏感元件来完成的,这种传感器中出射光纤和入射光纤是不连续的,两者之间的调制器是光谱变化的敏感元件或其它性质的敏感元件。在传感型光纤传感器中光纤兼有对被测信号的敏感及光信号的传输作用,将信号的“感”和“传” 合而为一,因此这类传感器中光纤是连续的。