壓力傳感器的重要傳感元件是法布利-比洛特(FP)型光學(xué)干涉儀。干涉儀的兩面鏡子分別是位于一端的薄膜內(nèi)表面和位于另一端的光纖尖端。所施加的壓力P 引起了薄膜的偏移,而此偏移又直接轉(zhuǎn)換成了FP 干涉儀空腔長度的變化。
[<VyH. Q$~_'I7~Mz 為得到薄膜偏移和所施加的壓力間的線性關(guān)系,傳感器的形狀和材料都經(jīng)嚴格選擇。其系可表示為:
+$B#] , ~uEI}z Lcav(P) = L0 + (P-P0S)…………………………(1)
+aRHMH r[AqA 其中P是施加到薄膜外表面上的壓力(單位psi)
i{k v$ir! P0是FP空腔內(nèi)的壓力(單位psi)
QE`u~ Lcav是由信號解調(diào)器所測得的空腔長度(單位nm)
%?!TqJT?{ L0是處于零點初始狀態(tài)的空腔長度(單位nm),通常定義為P =P0
l"9$lF} S 是傳感器的靈敏度(單位nm)
)Z63 cr/ [)nU?l 壓力傳感器有三種不同的類型:1)量規(guī)型;2)絕對型和3)差分型。在量規(guī)型傳感器的情況下,P0等于周圍壓力或大氣壓。量規(guī)型傳感器有a)一個通氣孔,它使空腔處于周圍壓力下或b)一個密封成大氣壓的空腔;在絕對型壓力傳感器的情形下,P0 = 0,工廠生產(chǎn)時其空腔在真空狀態(tài)下密封;而在差分型傳感器的情形下,P0等于任意的壓力。這種類型的傳感器有一個通氣孔接頭,用于維持空腔內(nèi)給定的壓力。
信號解調(diào)處理 }1Pv6L(o) 2yA+zJ
46B 原理 =p#:v 7OLchf 我們所有傳感器的信號解調(diào)器都是根據(jù)白光干涉技術(shù)制成的。信號解調(diào)器(FTI-100i, FTI-10,等)將來自傳感器的光信號轉(zhuǎn)換成絕對FP空腔長度。這個空腔長度之所以被稱為絕對是因為它確實對應(yīng)著測量這個光信號時的FP干涉儀的物理空腔長度(相對于空腔長度的相對測量ΔL,其時被確定為任意的初始值)。這個差別是重要的,因為許多光纖傳感技術(shù)、尤其是那些基于單色光干涉術(shù)(與白光干涉術(shù)相反)的傳感技術(shù),僅能測量長度變化ΔL。在要求長期靜態(tài)測量的所有應(yīng)用中,絕對測量是至關(guān)重要的。光信號以信號解調(diào)器采樣速度所確定的頻率被轉(zhuǎn)化。在壓力傳感器的情況下,10,000nm 的工作范圍內(nèi)轉(zhuǎn)化準(zhǔn)確度為±1nm。
;f2<vp;U M.KXDD#O 一旦測得空腔長度Lcav,解調(diào)器就會根據(jù)下面的公式計算P-P0P-P0 = (Lcav-L0)/S .................(2)
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