光纖傳感器的原理 光纖傳感器由光源、入射光纖、出射光纖、光調(diào)制器、光探測(cè)以及解調(diào)制器組成。其基本原理是將光源的光經(jīng)入射光纖送人調(diào)制區(qū),光在調(diào)制區(qū)內(nèi)與外界被測(cè)參數(shù)相互作用,使光的光學(xué)性質(zhì)(如強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位、偏正態(tài)等)發(fā)生變化而成為被調(diào)制的信號(hào)光,再經(jīng)出射光纖送入光探測(cè)、解調(diào)器而獲得被測(cè)參數(shù)。
光纖傳感器按傳感原理可分為兩類:一類是傳光型(非功能型)傳感器,另一類是傳感型(功能型)傳感器。在傳光型光纖傳感器中,光纖僅作為光的傳輸媒質(zhì),對(duì)被測(cè)信號(hào)的感覺是靠其它敏感元件來完成的,這種傳感器中出射光纖和入射光纖是不連續(xù)的,兩者之間的調(diào)制器是光譜變化的敏感元件或其它性質(zhì)的敏感元件。在傳感型光纖傳感器中光纖兼有對(duì)被測(cè)信號(hào)的敏感及光信號(hào)的傳輸作用,將信號(hào)的“感”和“傳” 合而為一,因此這類傳感器中光纖是連續(xù)的。

傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ),由于材料科學(xué)進(jìn)步,人們可制造出各種新型傳感器。例如用高分子聚合物薄膜制成溫度傳感器;光導(dǎo)纖維能制成壓力、流量、溫度、位移等多種傳感器;用陶瓷制成壓力傳感器。高分子聚合物能隨周圍環(huán)境的相對(duì)濕度大小成比例地吸附和釋放水分子。高分子電介常數(shù)小,水分子能提高聚合物的介電常數(shù)。將高分子電介質(zhì)做成電容器,測(cè)定電容容量的變化,即可得出相對(duì)濕度。利用這個(gè)原理制成等離子聚合法聚苯乙烯薄膜溫度傳感器,其有以下特點(diǎn):
測(cè)濕范圍寬;
溫度范圍寬,可達(dá)-40℃~+1500℃;
響應(yīng)速度快,小于1S;
尺寸小,可用于小空間測(cè)濕;
溫度系數(shù)小。

光纖傳感器在石油測(cè)井中的應(yīng)用 石油測(cè)井是石油工業(yè)最基本和最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一,壓力、溫度、流量等參量是油氣井下的重要物理量,通過先進(jìn)的技術(shù)手段對(duì)這些量進(jìn)行長(zhǎng)期的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),及時(shí)獲取油氣井下信息,對(duì)石油工業(yè)具有極為重要的意義。
光纖傳感器對(duì)電磁干擾不敏感而且能承受極端條件,bao括高溫、高壓以及強(qiáng)烈的沖擊與振動(dòng),可以高精度地測(cè)量井筒和井場(chǎng)環(huán)境參數(shù),同時(shí),光纖傳感器具有分布式測(cè)量能力.可以測(cè)量被測(cè)量的空間分布,給出剖面信息。而且,光纖傳感器橫截面積小,外形短,在井筒中占據(jù)空間極小。而這些特性都是傳統(tǒng)的電子傳感器在井下的惡劣環(huán)境下所不具備的。
利用光纖傳感器可以進(jìn)行井下流量測(cè)量、溫度測(cè)量、壓力測(cè)量、含水(氣)測(cè)量、密度測(cè)量、聲波測(cè)量等。
