光纤传感器的原理和特点

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光纤传感器的原理和特点

　　传感器在我们生活中的应用范围很广，种类也繁多，大到一辆汽车，小到一个智能手环，它们之中所含的传感器，无不是人类智慧的结晶的体现。但本文并不谈论这些产品，下面是相关的知识，欢迎阅读。

　　1，光纤传感器的原理

　　光纤传感器由光源、入射光纤、出射光纤、光调制器、光探测器以及解调制器组成。其基本原理是将光源的光经入射光纤送人调制区，光在调制区内与外界被测参数相互作用，使光的光学性质(如强度、波长、频率、相位、偏正态等)发生变化而成为被调制的信号光，再经出射光纤送入光探测器、解调器而获得被测参数。

　　光纤传感器按传感原理可分为两类：一类是传光型(非功能型)传感器[2]，另一类是传感型(功能型)传感器[3]。在传光型光纤传感器中，光纤仅作为光的传输媒质，对被测信号的感觉是靠其它敏感元件来完成的，这种传感器中出射光纤和入射光纤是不连续的，两者之间的调制器是光谱变化的敏感元件或其它性质的敏感元件。在传感型光纤传感器中光纤兼有对被测信号的.敏感及光信号的传输作用，将信号的“感”和“传” 合而为一，因此这类传感器中光纤是连续的。

　　由于这两种传感器中光纤所起的作用不同，对光纤的要求也不同。在传光型传感器中光纤只起传光的作用，采用通信光纤甚至普通的多模光纤就能满足要求，而敏感元件可以很灵活地选用优质的材料来实现，因此这类传感器的灵敏度可以做得很高，但需要较多的光耦合器件，结构较复杂;传感型光纤传感器的结构相对来说比较简单，可少用一些耦合器件，但对光纤的要求较高，往往需采用对被测信号敏感、传输特性又好的特殊光纤。到目前为止，实际中大多数采用前者，但随着光纤制造工艺的改进，传感型光纤传感器也必将得到广泛的应用。

　　按光在光纤中被调制的原理不同，光纤传感器可分为：强度调制型、相位调制型、偏振态调制型、频率调制型、波长调制型等。迄令为止，光纤传感器能够测定的物理量已达七十多种。

　　2光纤传感器特点

　　与传统的传感器相比，光纤传感器具有独特的优点：

　　(1) 灵敏度高

　　由于光是一种波长极短的电磁波，通过光的相位便得到其光学长度。以光纤干涉仪为例，由于所使用的光纤直径很小，受到微小的机械外力的作用或温度变化时其光学长度要发生变化，从而引起较大的相位变化。假设用1 0米的`光纤，l℃的变化引起1000ard的相位变化，若能够检测出的最小相位变化为0.01ard，那么所能测出的最小温度变化为l 0℃ ，可见其灵敏度之高。

　　(2) 抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全

　　由于光纤传感器是利用光波传输信息，而光纤又是电绝缘、耐腐蚀的传输媒质，并且安全可靠，这使它可以方便有效地用于各种大型机电、石油化工、矿井等强电磁干扰和易燃易爆等恶劣环境中。

　　(3) 测量速度快

　　光的传播速度最快且能传送二维信息，因此可用于高速测量。对雷达等信号

　　的分析要求具有极高的检测速率，应用电子学的方法难以实现，利用光的衍射现象的高速频谱分析便可解决。

　　(4) 信息容量大

　　被测信号以光波为载体，而光的频率极高，所容纳的频带很宽，同一根光纤可以传输多路信号。

　　(5)适用于恶劣环境

　　光纤是一种电介质，耐高压、耐腐蚀、抗电磁干扰，可用于其它传感器所不适应的恶劣环境中。

　　此外，光纤传感器还具有质量轻、体积小、可绕曲、测量对象广泛、复用性好、成本低等特点。

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