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    光纖的分類及特殊應用

    2019-01-22 09:55:51
    光纖的分類及特殊應用
      
      安裝空間非常有限或使用環境非常惡劣的情況下,我們可以考慮使用光纖。光纖與傳感器配套使用,是無源元件,另外,光纖不受任何電磁信號的干擾,并且能使傳感器的電子元件與其他電的干擾相隔離。

      光纖有一根塑料光芯或玻璃光芯,光芯外面包一層金屬外皮。這層金屬外皮的密度比光芯要低,因而折射率低。光束照在這兩種材料的邊界處(入射角在一定范圍內,),被全部反射回來。根據光學原理,所有光束都可以由光纖來傳輸。

      兩條入射光束(入射角在接受角以內)沿光纖長度方向經多次反射后,從另一端射出。另一條入射角超出接受角范圍的入射光,損失在金屬外皮內。這個接受角比兩倍的*大入射角略大,這是因為光纖在從空氣射入密度較大的光纖材料中時會有輕微的折射。光在光纖內部的傳輸不受光纖是否彎曲的影響(彎曲半徑要大于*小彎曲半徑)。大多數光纖是可彎曲的,很容易安裝在狹小的空間。
      
    玻璃光纖

      玻璃光纖由一束非常細(直徑約50μm)的玻璃纖維絲組成。典型的光纜由幾百根單獨的帶金屬外皮玻璃光纖組成,光纜外部有一層護套保護。光纜的端部有各種尺寸和外形,并且澆注了堅固的透明樹脂。檢測面經過光學打磨,非常平滑。這道精心的打磨工藝能顯著提高光纖束之間的光耦合效率。

      玻璃光纖內的光纖束可以是緊湊布置的,也可隨意布置。緊湊布置的玻璃光纖通常用在醫療設備或管道鏡上。每一根光纖從一端到另一端都需要精心布置,這樣才能在另一端得到非常清晰的圖像。由于這種光纖費用非常昂貴并且多數的光纖應用場合并不需要得到一個非常清晰的圖像,所以多數的玻璃光纖其光纖束是隨意布置的,這種光纖就非常便宜了,當然其所得到的圖像也只是一些光。

      玻璃光纖外部的保護層通常是柔性的不銹鋼護套,也有的是PVC或其他柔性塑料材料。有些特殊的光纖可用于特殊的空間或環境,其檢測頭做成不同的形狀以適用于不同的檢測要求。

      玻璃光纖堅固并且性能可靠,可使用在高溫和有化學成分的環境中,它可以傳輸可見光和紅外光。常見的問題就是由于經常彎曲或彎曲半徑過小而導致玻璃絲折斷,對于這種應用場合,我們推薦使用塑料光纖。
      
      塑料光纖
      塑料光纖由單根的光纖束(典型光束直徑為0.25到1.5mm)構成,通常有PVC外皮。它能安裝在狹小的空間并且能彎成很小的角度。

      多數的塑料光纖其檢測頭都做成探針形或帶螺紋的圓柱形,另一端未做加工以方便客戶根據使用將其剪短。邦納公司的塑料光纖都配有一個光纖刀。不像玻璃光纖,塑料光纖具有較高的柔性,帶防護外皮的塑料光纖適于安裝在往復運動的機械結構上。塑料光纖吸收一定波長的光波,包括紅外光,因而塑料光纖只能傳輸可見光。

      與玻璃光纖相比,塑料光纖易受高溫,化學物質和溶劑的影響。

      對射式和直反式光纖玻璃光纖和塑料光纖既有“單根的”-對射式,也有“分叉的”-直反式。單根光纖可以將光從發射器傳輸到檢測區域,或從檢測區域傳輸到接收器。分叉式的光纖有兩個明顯的分支,可分別傳輸發射光和接收光,使傳感器既可以通過一個分支將發射光傳輸到檢測區域,同時又通過另一個分支將反射光傳輸回接收器。

      直反式的玻璃光纖,其檢測頭處的光纖束是隨意布置的。直反式的塑料光纖,其光纖束是沿光纖長度方向一根挨一根布置。
      
    光纖的特殊應用
      由于光纖受使用環境影響小并且抗電磁干擾,因而能被用在一些特殊的場合,如:適用于真空環境下的真空傳導光纖(VFT)和適用于爆炸環境下的光纖。在這兩個應用中,特制的光纖安裝在特殊的環境中,經一個法蘭引出來接到外面的傳感器上,光纖和法蘭的尺寸多種多樣。本安型傳感器,如NAMUR型的傳感器,可直接用在特殊或有爆炸性危險的環境中。
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