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更新時(shí)間：2025-10-31 
瀏覽次數(shù)：12NAGANOKEIKI 作為日本專業(yè)的儀器儀表制造商，在工業(yè)測量領(lǐng)域擁有長期的技術(shù)積累。其生產(chǎn)的光學(xué)式壓力溫度傳感器，代表了當(dāng)前工業(yè)測量中一種高精度與高穩(wěn)定性的技術(shù)方向。這類傳感器與傳統(tǒng)基于應(yīng)變片或電容原理的傳感器不同，它采用光學(xué)原理進(jìn)行測量，適用于一些特定且要求嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境。
光學(xué)式傳感器的基本工作原理是利用光波的特性變化來感知外部物理量的變化。NAGANOKEIKI 的光學(xué)式壓力溫度傳感器主要涉及以下兩種常見的光學(xué)傳感機(jī)制：
法布里-珀羅的干涉原理
這是光學(xué)壓力傳感器中廣泛采用的一種技術(shù)。傳感器的核心是一個(gè)微型法布里-珀羅的干涉腔。該腔體由兩根光纖端面或兩個(gè)平行的反射面構(gòu)成，其間距構(gòu)成了一個(gè)腔長。當(dāng)外界壓力作用于傳感器時(shí)，會(huì)引起腔體結(jié)構(gòu)發(fā)生微小的形變，從而導(dǎo)致干涉腔的腔長發(fā)生改變。當(dāng)一束寬譜光被注入該腔體時(shí)，會(huì)在腔內(nèi)發(fā)生多次反射和透射，產(chǎn)生干涉效應(yīng)。腔長的變化會(huì)直接導(dǎo)致干涉光譜的相位或頻率發(fā)生移動(dòng)。通過解調(diào)系統(tǒng)檢測和分析這種光譜移動(dòng)，并經(jīng)過精確的標(biāo)定，即可計(jì)算出外界壓力的大小。由于光學(xué)測量是非接觸式的，避免了機(jī)械磨損和電信號干擾。
光纖光柵原理
這種方法尤其適用于溫度和應(yīng)變的測量，也可用于壓力測量。光纖布拉格光柵是在一段光纖的纖芯內(nèi)，通過激光刻蝕形成周期性的折射率分布。當(dāng)寬譜光在光纖中傳輸時(shí)，F(xiàn)BG會(huì)對一個(gè)特定的波長，即布拉格波長，產(chǎn)生反射，其余波長則透射過去。當(dāng)外界溫度變化或傳感器受到應(yīng)力作用時(shí)，會(huì)導(dǎo)致光纖光柵的周期和有效折射率發(fā)生變化，從而引起反射的布拉格波長發(fā)生漂移。通過高分辨率的光學(xué)解調(diào)儀監(jiān)測布拉格波長的移動(dòng)量，即可換算出溫度或壓力值。NAGANOKEIKI 可能將FBG作為敏感元件，通過特定的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將壓力信號轉(zhuǎn)換為作用于FBG的應(yīng)變，從而實(shí)現(xiàn)壓力測量。
基于上述光學(xué)原理，NAGANOKEIKI 光學(xué)式壓力溫度傳感器展現(xiàn)出區(qū)別于傳統(tǒng)電學(xué)傳感器的技術(shù)特點(diǎn)：
本質(zhì)安全與強(qiáng)抗電磁干擾能力
由于傳感頭部分完的全由光學(xué)元件構(gòu)成，不包含任何電氣回路，因此本身不產(chǎn)生電火花，也不受外界強(qiáng)電磁場、微波輻射的影響。這一特點(diǎn)使它們非常適用于石油、化工、航空航天、電力等存在爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境或強(qiáng)電磁干擾的工業(yè)場合。
高精度與長期穩(wěn)定性
光學(xué)測量對微小的形變和溫度變化極為敏感，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的測量。光學(xué)元件通常由石英玻璃等惰性材料制成，不易老化、蠕變或疲勞，因此傳感器的零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移較小，具有長期的測量穩(wěn)定性。這對于需要連續(xù)運(yùn)行且維護(hù)困難的工業(yè)應(yīng)用尤為重要。
遠(yuǎn)程測量與分布式傳感能力
光纖本身既是傳感元件，也是信號傳輸介質(zhì)，傳輸損耗極低。這使得傳感器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)公里遠(yuǎn)的遠(yuǎn)程測量，將傳感頭布置在惡劣或難以接近的環(huán)境中，而將解調(diào)設(shè)備置于安全便利的控制室內(nèi)。特別是基于FBG的技術(shù)，可以在一根光纖上刻寫多個(gè)光柵，構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對壓力、溫度等多點(diǎn)或分布的測量，大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
耐腐蝕與耐高溫潛力
傳感探頭可以采用不銹鋼、特種合金或陶瓷等材料進(jìn)行封裝，以適應(yīng)腐蝕性介質(zhì)環(huán)境。同時(shí)，光纖本身能夠承受比常規(guī)電子元件更高的工作溫度，通過特殊的光纖處理和封裝技術(shù)，可以開發(fā)出用于高溫環(huán)境測量的傳感器。
NAGANOKEIKI 光學(xué)式壓力溫度傳感器的獨(dú)特優(yōu)勢使其在多個(gè)特殊工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用：
電力系統(tǒng)監(jiān)測：用于高壓變壓器、發(fā)電機(jī)繞組、電纜接頭等關(guān)鍵部位的在線溫度監(jiān)測，防止因過熱引發(fā)故障。其抗電磁干擾特性在此領(lǐng)域是決定性優(yōu)勢。
石油化工與能源：在油氣井下的高溫高壓環(huán)境中進(jìn)行壓力和溫度測量；監(jiān)測油氣管道壓力；在煉化廠、化工廠等防爆區(qū)域進(jìn)行過程參數(shù)監(jiān)測。
航空航天：嵌入飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)或發(fā)動(dòng)機(jī)周邊，監(jiān)測結(jié)構(gòu)承受的壓力和溫度狀態(tài)，用于健康監(jiān)測與故障預(yù)測。
土木工程與建筑：在大型橋梁、隧道、大壩等混凝土結(jié)構(gòu)中埋入FBG傳感器，長期監(jiān)測結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變和溫度變化。
科研與試驗(yàn)：用于風(fēng)洞、水洞等實(shí)驗(yàn)設(shè)施中，對模型表面進(jìn)行精確的壓力分布測量，且不影響原有流場。
一個(gè)完整的光學(xué)式傳感系統(tǒng)通常包括三個(gè)主要部分：
光學(xué)傳感器探頭：即安裝在測量現(xiàn)場的敏感部件，負(fù)責(zé)感受壓力或溫度信號。
光學(xué)信號解調(diào)儀：系統(tǒng)的核心處理單元，負(fù)責(zé)發(fā)射光源、接收返回的光信號，并對其進(jìn)行光譜分析和數(shù)據(jù)處理，最終解調(diào)出物理量數(shù)值。其分辨率、掃描頻率和通道數(shù)是關(guān)鍵參數(shù)。
傳輸光纜：連接傳感器和解調(diào)儀的光纖線路。
在選型和使用NAGANOKEIKI此類傳感器時(shí)，需綜合考慮以下因素：
測量范圍與精度：根據(jù)應(yīng)用需求確定所需的壓力和溫度量程及精度等級。
工作環(huán)境：明確介質(zhì)的腐蝕性、環(huán)境溫度、是否存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)或強(qiáng)電磁干擾，以確定合適的封裝材質(zhì)和防護(hù)等級。
動(dòng)態(tài)響應(yīng)頻率：對于需要測量快速變化壓力的場合，需關(guān)注傳感器的固有頻率和響應(yīng)速度。
系統(tǒng)成本與復(fù)雜性：光學(xué)傳感系統(tǒng)初期投入通常高于傳統(tǒng)傳感器，且需要專業(yè)人員進(jìn)行系統(tǒng)集成、安裝和調(diào)試。解調(diào)儀的成本和通道數(shù)也是重要考量。
長期穩(wěn)定性指標(biāo)：關(guān)注廠家提供的長期漂移、重復(fù)性等技術(shù)參數(shù)。
NAGANOKEIKI 的光學(xué)式壓力溫度傳感器提供了一種基于光學(xué)原理的高精度、高穩(wěn)定性和強(qiáng)抗干擾的工業(yè)測量方案。它通過探測光波參數(shù)的變化來間接測量物理量，克服了傳統(tǒng)電學(xué)傳感器在一些惡劣工況下的局限性。盡管其系統(tǒng)構(gòu)成相對復(fù)雜且成本較高，但在電力、石油化工、航空航天等對安全性、可靠性和抗干擾性有嚴(yán)苛要求的領(lǐng)域，它展現(xiàn)出了不可替代的技術(shù)價(jià)值。理解其工作原理和技術(shù)特點(diǎn)是正確選型和應(yīng)用該設(shè)備的基礎(chǔ)。
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