首页 > 新闻中心 > 行业新闻
行业新闻

光电传感器和光纤传感器区别有哪些?

时间:2023-12-07 来源:

  作为两种典型的传感器,光纤传感器和光电传感器在生产测量中都有广泛的应用。然而,这两者之间究竟有什么区别呢?

  01定义不同

  光电传感器:光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应。光电效应是当光照射到某些物质上时,这些物质的电子吸收光子的能量并产生相应的电效应现象。

  光纤传感器:光纤传感器是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器。光纤传感器的工作原理是通过将光源射入光纤送入调制器,然后在调制器内与外界的被测参数产生相互作用。这种相互作用会引起光的光学特性发生变化,比如光强度、波长、频率、相位、偏振状态等。这些变化形成了被调制的光信号,再经过光纤传输到光电器件,经过解调器处理后,便能得到被测参数的信息。

  02性能不同

  光电传感器:

  ①暂态响应范围宽,谐波测量能力强。暂态特性的优劣是判断一种互感器能否在电力系统中获得应用的一个重要参数,特别是与继电保护动作时间的配合。传统的电磁式互感器因为有铁芯存在,导致其对高频信号的响应特性较差,无法准确反映一侧的瞬态过程。光电互感器能够传输测量的频率范围主要取决于其电子线路部分,不会出现铁芯饱和的问题,因此可以准确地反映一次侧的暂态过程。一般可设计到0.1Hz到1MHz,特殊的可设计到200MHz的带通。光电传感器的结构可以测量高压电力线路上的谐波。而电磁感应互感器是难以达到的。

  ②数字接口,通信能力强,由于光电传感器下传的就是光数字信号,与通信网络容易接口,且传输过程中没有测量误差。随着微机控制设备的普及,现在可以直接用光电互感器向二次设备提供数字信号,省去了原有保护装置中的变换器和A/D采样部分,使得二次设备得到了简化,加速了保护新原理的研究。

  ③体积小,重量轻、易升级,满足变电站小型化与紧凑型的要求,由于光电传感器是靠传感头和电子线路进行信号的获取和处理,体积小,重量一般在1000kg以下,便于集成在AIS或GIS中,这样将大大减少变电站的占地面积,满足变电站小型化和紧凑化的要求。光电互感器可以通过仅需少量的光缆与二次设备连接,从而显著减少电缆沟和电缆量。

  光纤传感器:

  1.具备抗电磁辐射和原子辐射干扰的能力,轻巧细长、柔软质地的机械性能。

  2.绝缘、无感应的电气性能

  3.该物质具有耐水、耐高温、耐腐蚀等化学性能,在人类无法到达或者对人有害的区域(如核辐射区)能够扮演着耳目的角色。

  4.可以突破人的身体限制,接收人无法感知的外部信息。

  03工作原理不同

  首先,从工作原理来看,光电传感器是基于光电效应工作的。简单来说,当光照射到光电传感器上时,由半导体材料制成的光电传感器会发生光电子现象,从而将光能转化为电能。例如,光感电阻、光感二极管和光感三极管等常用于光控场合,它们的工作原理都基于这种效应。

  光纤传感器利用光的全反射原理进行工作,该原理在中学物理中已经学过。比如,光的折射和反射可以用斯涅尔定律的数学关系式来准确地描述光的反射原理。因此,通过利用光导纤维的传输特性,我们可以将被测量转化为光特性的变化,例如改变光的频率、波长、强度和相位等。

  04制作材料不同

  制作光电传感器的材料主要是能够产生光电效应的半导体材料和金属材料,比如制造光电二极管和光电三极管常用的材料有硅和锗,而光敏电阻则是用硫化镉或锑化铟等材料制作。

  光纤传感器是由光透射率高的玻璃纤维(主要是由石英玻璃)构成,成分比较单一。

  05结构不同

  光电传感器十分简单,例如光电二极管由引脚、外壳、管芯和玻璃聚光镜等组件组成。

  光纤传感器的结构相对复杂些,除了光纤外还有一些复杂的外设作为辅助控制。

  06测量的范围不同

  光电传感器所测量的范围相对较少,一般有光强度、光照度、速度和应变位移等。

  光纤传感器所测量的范围比较广,大约可以测量70多个物理量,比如压力、震动、速度、电流、温度、流量、磁场等,所以光纤传感器今后发展的潜力是巨大的,可谓是后来者居上。

  07应用不同

  光电传感器:用光电元件作敏感元件的光电传感器,其种类繁多,用途广泛。按光电传感器的输出量性质可分为两类:把被测量转换成连续变化的光电流而制成的光电测量仪器,可用来测量光的强度以及物体的温度、透光能力、位移及表面状态等物理量。举例来说,用于测量光强的设备有照度计、光电高温计、光电比色计和浊度计。预防火灾的装置中,常用的是光电报警器。此外,用于检查被加工零件直径、长度、椭圆度和表面粗糙度等的自动检测装置和仪器,通常也采用光电元件作为敏感元件。半导体光电元件在民用工业和军事领域均有重要的应用。

  例如用硫化铅光敏电阻可做成红外夜视仪、红外线照相仪及红外线导航系统等;把被测量转换成继续变化的光电流。利用光电元件在受光照或无光照射时"有"或"无"电信号输出的特性制成的各种光电自动装置。光电元件用作开关式光电转换元件。例如电子计算机的光电输入器,开关式温度调节装置及转速测量数字式光电测速仪等。

  光纤传感器:城市建设中桥梁、大坝、油田等的干涉陀螺仪和光栅压力传感器的应用。光纤传感器可预埋在混凝土、碳纤维增强塑料及各种复合材料中,用于测试应力松弛、施工应力和动荷载应力,从而评估桥梁短期施工阶段和长期营运状态的结构性能。在电力系统,需要测定温度、电流等参数,如对高压变压器和大型电机的定子、转子内的温度检测等,由于电类传感器易受电磁场的干扰,无法在这类场合中使用,只能用光纤传感器。

微信二维码
微信二维码