塑料光纖傳感器及其應(yīng)用
1、 輻射探測(cè)
當(dāng)前傳統(tǒng)的輻射探測(cè)器已經(jīng)發(fā)展的很成熟了,并在許多行業(yè)發(fā)揮表現(xiàn)突出的性能。如NaI(T1)作閃爍材料,光電倍增管作為光電轉(zhuǎn)換器,直接相連接,閃爍體發(fā)出的熒光轉(zhuǎn)換成電流脈沖后,通過(guò)電線傳輸?shù)胶罄^電路中,可進(jìn)行計(jì)數(shù)分析或能譜分析。這種通過(guò)波導(dǎo)層直接將晶體與光電倍增管相連接的系統(tǒng),由于熒光產(chǎn)生后便直接被光電倍增管轉(zhuǎn)換成電子,轉(zhuǎn)換效率高,熒光被最大限度地放大,所以相對(duì)容易做成產(chǎn)品,產(chǎn)品也相當(dāng)?shù)某墒炝?,并且在低輻射能量和低劑量率的環(huán)境中也能很好地使用。但是在輻射環(huán)境溫度多年,存在電磁場(chǎng)的情況下性能不佳,而且有些場(chǎng)合不適合這些帶電儀器進(jìn)入。
最近日本帝人化成有限公司宣布成功發(fā)明了一種塑料光纖,當(dāng)這種塑料光纖暴露在放射環(huán)境下會(huì)發(fā)出藍(lán)光,未來(lái)將帶來(lái)承恩更低的輻射探測(cè)器。也可用于醫(yī)用裝置。
2、 生物醫(yī)學(xué)和化學(xué)傳感
塑料光纖用于生物醫(yī)學(xué)和化學(xué)傳感有兩大優(yōu)越性。一是它與被測(cè)煤質(zhì)有良好的相容性,二是光纖材料有廣泛選擇性,即容易找到適合的折射率和具有特定功能的塑料光纖材料。
用于生物醫(yī)學(xué)和化學(xué)傳感的主要小營(yíng)有:消逝場(chǎng)效應(yīng),吸收效應(yīng)和色度效應(yīng)。
① 利用消逝場(chǎng)效應(yīng)構(gòu)成用于測(cè)定水處理液污染程度的光纖傳感器。
② 利用吸收效應(yīng)構(gòu)成探測(cè)表面活性劑溶液中的臨界生物膠團(tuán)濃度的傳感器。
③ 利用色度效應(yīng)構(gòu)成檢查食道癌的傳感器。
3、 工程結(jié)構(gòu)安全與材料斷裂檢測(cè)
① 工程結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)
塑料光纖傳感器可用于工程結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)、復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特性(如強(qiáng)度和硬度)變化監(jiān)測(cè)等,經(jīng)濟(jì)實(shí)用,多為強(qiáng)度調(diào)制型,也可以通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的共振頻率、模式、阻抗等來(lái)獲得結(jié)構(gòu)的退化或損壞信息。
② 材料斷裂分析與測(cè)試
塑料光纖用于土木節(jié)結(jié)構(gòu)算壞和斷裂監(jiān)測(cè)時(shí),其拉伸和抗堿方面優(yōu)于石英光纖,有較好的動(dòng)態(tài)范圍和化學(xué)穩(wěn)定性。
③ 沖擊損傷監(jiān)測(cè)
塑料光纖傳感器可用于檢測(cè)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的沖擊損傷。測(cè)量在不同沖擊能量下,碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂懸臂梁的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
4、 環(huán)境檢測(cè)
在工農(nóng)業(yè)、生物和醫(yī)學(xué)應(yīng)用中,環(huán)境因素諸如濕度、露點(diǎn)、PH值、特種氣體(氧氣、二氧化碳、煤氣、甲烷等)的精確監(jiān)測(cè)、控制非常重要,塑料光纖傳感器在這些方面很有用
① 濕度傳感器
塑料光纖濕度傳感器工作原理:利用材料吸收水分后光學(xué)性能的變化來(lái)測(cè)量濕度,包括光譜的變化、折射率的變化等。
㈠利用光譜的變化。
㈡利用折射率的變化。
② 露點(diǎn)傳感器
露點(diǎn)傳感器在氣象監(jiān)測(cè)、農(nóng)作物濕度檢驗(yàn)、食物水分子以及水分子的平菇等領(lǐng)域均有作用。
③ 氧傳感器
塑料光纖傳感器可用于連續(xù)監(jiān)測(cè)氧氣和溶解氧。其原理是基于材料的激發(fā)態(tài)磷光壽命和氧含量的關(guān)系,再利用光纖中的漸逝場(chǎng)效應(yīng),即可由光纖輸出光強(qiáng)的變化監(jiān)測(cè)氧的含量。
通過(guò)塑料光纖,我們可實(shí)現(xiàn)智能家電(家用PC、HDTV、電話、數(shù)字成象設(shè)備、家庭安全設(shè)備、空調(diào)、冰箱、音響系統(tǒng)、廚用電器等)的聯(lián)網(wǎng),大道家庭自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制管理,提高生活質(zhì)量;通過(guò)塑料光纖,我們可實(shí)現(xiàn)辦公設(shè)備的聯(lián)網(wǎng),如計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)并行處理,辦公設(shè)備間數(shù)據(jù)的高速傳輸可大大提高工作效率,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程辦公等。
塑料光纖在制造工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。通過(guò)轉(zhuǎn)換器,塑料光纖可以在RS232、RS422、100Mbps以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口相連,從而在惡劣的工業(yè)制造環(huán)境中提供穩(wěn)定、可靠的通信線路。能夠告訴的 工業(yè)控制信號(hào)和指令,避免因使用金屬電纜線路而受電磁干擾導(dǎo)致通信傳輸中斷的危險(xiǎn)