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光纖傳感器
光纖傳感器是一種將被測對象的狀態(tài)轉變?yōu)榭蓽y的光信號的傳感器。光纖傳感器的工作原理是將光源入射的光束經由光纖送入調制器，在調制器內與外界被測參

數的相互作用， 使光的光學性質如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化，成為被調制的光信號，再經過光纖送入光電器件、經解調器后獲得被測參

數。整個過程中，光束經由光纖導入，通過調制器后再射出，其中光纖的作用首先是傳輸光束，其次是起到光調制器的作用。 [1] 
中文名 光纖傳感器 外文名 fibre optic sensor 直    徑 125 μm 壓力范圍 ±300 mmHg 決    心 <0.4 mmHg 零熱效應 0.4 mmHg / °C 運行溫度 10 – 50

°C 特    點 安裝簡單，電路連接更簡單容易
目錄
1 發(fā)展方向
2 原理
3 性能
4 特點
5 分類
? 功能型
? 非功能光纖型
? 布拉格光柵
? 傳光型光纖
6 應用
7 案例
? 土木工程領域
? 檢測技術
? 石油工業(yè)
? 溫度測量
? 楊氏模量
8 環(huán)境分析
9 行業(yè)分析
10 組成結構
11 發(fā)展前景
發(fā)展方向編輯
傳感器在朝著靈敏、精確、適應性強、小巧和智能化的方向發(fā)展。在這一過程中，光纖傳感器這個傳感器家族的新成員倍受青睞。光纖具有很多優(yōu)異的性能，例

如：具有抗電磁和原子輻射干擾的性能，徑細、質軟、重量輕的機械性能；絕緣、無感應的電氣性能；耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學性能等，它能夠在人達不到

的地方（如高溫區(qū)），或者對人有害的地區(qū)（如核輻射區(qū)），起到人的耳目的作用，而且還能超越人的SHENGLI界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。

特點
1、因反射體中使用了棱鏡，所以與通用的反射型光控傳感器器相比，其檢測性能更高、更可靠
2 、與分離式光控傳感器相比，電路連接更簡單容易。
3、 子母扣嵌入式的設計，安裝更為簡單
用途
1、用于DIANHUA、網絡寬帶等數字型號傳輸。
2、用于自動售貨機、金融終端有關的設備、點鈔機的ZHIBI、卡、硬幣、存折等的通過情況
3、用于自動化設備上產品定位、計數、識別。 [2] 
原理編輯
光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經過光纖送入調制器，使待測參數與進入調制區(qū)的光相互作用后，導致光的光學性質（如光的強度、波長、頻率、

相位、偏振態(tài)等）發(fā)生變化，稱為被調制的信號光，再利用被測量對光的傳輸特性施加的影響，完成測量。
光纖傳感器的測量原理有兩種。
（1）物性型光纖傳感器原理，物性型光纖傳感器是利用光纖對環(huán)境變化的敏感性，將輸入物理量變換為調制的光信號。其工作原理基于光纖的光調制效應，即光

纖在外界環(huán)境因素，如溫度、壓力、電場、磁場等等改變時，其傳光特性，如相位與光強，會發(fā)生變化的現象。
因此，如果能測出通過光纖的光相位、光強變化，就可以知道被測物理量的變化。這類傳感器又被稱為敏感元件型或功能型光纖傳感器。激光器的點光源光束擴

散為平行波，經分光器分為兩路，一為基準光路，另一為測量光路。外界參數(溫度、壓力、振動等)引起光纖長度的變化和相位的光相位變化，從而產生不同數

量的干涉條紋，對它的模向移動進行計數，就可測量溫度或壓等。
（2）結構型光纖傳感器原理，結構型光纖傳感器是由光檢測元件(敏感元件)與光纖傳輸回路及測量電路所組成的測量系統(tǒng)。其中光纖僅作為光的傳播媒質，所以

又稱為傳光型或非功能型光纖傳感器。 [2] 
性能編輯
光纖具有很多優(yōu)異的性能，例如：具有抗電磁和原子輻射干擾的性能，徑細、質軟、重量輕的機械性能;絕緣、無感應的電氣性能;耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學

性能等，它能夠在人達不到的地方，或者對人有害的地區(qū)(如核輻射區(qū))，起到人的耳目的作用，而且還能超越人的SHENGLI界限，接收人的感官所感受不到的外界信

息。 [2] 
特點編輯
一、靈敏度較高；
二、幾何形狀具有多方面的適應性，可以制成任意形狀的光纖傳感器；
三、可以制造傳感各種不同物理信息（聲、磁、溫度、旋轉等）的器件；
四、可以用于高壓、電氣噪聲、高溫、腐蝕、或其它的惡劣環(huán)境；
五、而且具有與光纖遙測技術的內在相容性。
光纖傳感器的優(yōu)點是與傳統(tǒng)的各類傳感器相比，光纖傳感器用光作為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質，具有光纖及光學測量的特點，有一系列

*的優(yōu)點。電絕緣性能好，抗電磁*力強，非侵入性，高靈敏度，容易實現對被測信號的遠距離監(jiān)控，耐腐蝕，防爆，光路有可撓曲性，便于與計算機聯

接。
傳感器朝著靈敏、精確、適應性強、小巧和智能化的方向發(fā)展，它能夠在人達不到的地方（如高溫區(qū)或者對人有害的地區(qū)，如核輻射區(qū)），起到人的耳目作用，

而且還能超越人的SHENGLI界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。 [2] 
分類編輯
根據光受被測對象的調制形式可以分為：強度調制型、偏振態(tài)制型、相位制型、頻率制型；
根據光是否發(fā)生干涉可分為：干涉型和非干涉型；
根據是否能夠隨距離的增加連續(xù)地監(jiān)測被測量可分為：分布式和點分式；
根據光纖在傳感器中的作用可以分為：一類是功能型（Functional Fiber，縮寫為FF)傳感器，又稱為傳感型傳感器； 另一類是非功能型（Non Functional 

Fiber縮寫為NFF)，又稱為傳光型傳感器。 [3] 
功能型
功能型傳感器是利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件， 被測量對光纖內傳輸的光進行調制， 使傳輸的光的強度、相位、頻率或偏振態(tài)等特性發(fā)生變化， 再

通過對被調制過的信號進行解調， 從而得出被測信號。
光纖在其中不僅是導光媒質，而且也是敏感元件，光在光纖內受被測量調制，多采用多模光纖。
優(yōu)點：結構緊湊、靈敏度高。
缺點：須用特殊光纖，成本高，
典型例子：光纖陀螺、光纖水聽器等。 [3] 
非功能光纖型
非功能型光纖傳感器是利用其它敏感元件感受被測量的變化， 光纖僅作為信息的傳輸介質，常采用單模光纖。
光纖在其中僅起導光作用，光照在光纖型敏感元件上受被測量調制。
優(yōu)點：光纖即可用于電氣隔離，有用于數據傳輸，且光纖傳輸的信號不受電磁干擾的影響。
實用化的大都是非功能型的光纖傳感器。AnyWay的變頻電壓傳感器、變頻電流傳感器、變頻功率傳感器（一種電壓、電流組合式傳感器）就屬于非功能型的光纖

傳感器，在復雜電磁環(huán)境下的電量測量中，有其獨到的優(yōu)勢。
光纖傳感器是ZUI近幾年出現的新技術，可以用來測量多種物理量，比如聲場、電場、壓力、溫度、角速度、加速度等，還可以完成現有測量技術難以完成的測量

任務。在狹小的空間里，在強電磁干擾和高電壓的環(huán)境里，光纖傳感器都顯示出了*的能力。光纖傳感器有70多種，大致上分成光纖自身傳感器和利用光纖的

傳感器。
所謂光纖自身的傳感器，就是光纖自身直接接收外界的被測量。外接的被測量物理量能夠引起測量臂的長度、折射率、直徑的變化，從而使得光纖內傳輸的光在

振幅、相位、頻率、偏振等方面發(fā)生變化。測量臂傳輸的光與參考臂的參考光互相干涉（比較），使輸出的光的相位(或振幅)發(fā)生變化，根據這個變化就可檢測

出被測量的變化。光纖中傳輸的相位受外界影響的靈敏度很高，利用干涉技術能夠檢測出10的負4次方弧度的微小相位變化所對應的物理量。利用光纖的繞性和低

損耗，能夠將很長的光纖盤成直徑很小的光纖圈，以增加利用長度，獲得更高的靈敏度。
光纖聲傳感器就是一種利用光纖自身的傳感器。當光纖受到一點很微小的外力作用時，就會產生微彎曲，而其傳光能力發(fā)生很大的變化。聲音是一種機械波，它

對光纖的作用就是使光纖受力并產生彎曲，通過彎曲就能夠得到聲音的強弱。光纖陀螺也是光纖自身傳感器的一種，與激光陀螺相比，光纖陀螺靈敏度高，體積

小，成本低，可以用于飛機、艦船、DAODAN等的高性能慣性導航系統(tǒng)。如圖就是光纖傳感器渦輪流量計的原理。 [3] 
布拉格光柵
光纖布拉格光柵傳感器的工作原理
光纖布拉格光柵傳感器的工作原理
光纖布拉格光柵傳感器（FBS）是一種使用頻率ZUIGAO，范圍ZUI廣的光纖傳感器，這種傳感器能根據環(huán)境溫度以及/或者應變的變化來改變其反射的光波的波長。

光纖布拉格光柵是通過全息干涉法或者相位掩膜法來將一小段光敏感的光纖暴露在一個光強周期分布的光波下面。這樣光纖的光折射率就會根據其被照射的光波

強度而=YONGJIU改變。這種方法造成的光折射率的周期性變化就叫做光纖布拉格光柵。
當一束廣譜的光束被傳播到光纖布拉格光柵的時候，光折射率被改變以后的每一小段光纖就只會反射一種特定波長的光波，這個波長稱為布拉格波長，這種特性

就使光纖布拉格光柵只反射一種特定波長的光波，而其它波長的光波都會被傳播。
按光纖在光纖傳感器中的作用可分為傳感型和傳光型兩種類型。
傳感型光纖傳感器的光纖不僅起傳遞光作用，同時又是光電敏感元件。由于外界環(huán)境對光纖自身的影響，待測量的物理量通過光纖作用于傳感器上，使光波導的

屬性(光強、相位、偏振態(tài)、波長等)被調制。傳感器型光纖傳感器又分為光強調制型、相位調制型、振態(tài)調制型和波長調制型等。 [3] 
傳光型光纖
傳光型光纖傳感器是將經過被測對象所調制的光信號輸入光纖后，通過在輸出端進行光信號處理而進行測量的，這類傳感器帶有另外的感光元件對待測物理量敏

感，光纖僅作為傳光元件，必須附加能夠對光纖所傳遞的光進行調制的敏感元件才能組成傳感元件。光纖傳感器根據其測量范圍還可分為點式光纖傳感器、積分

式光纖傳感器、分布式光纖傳感器三種。其中，分布式光纖傳感器被用來檢測大型結構的應變分布，可以快速無損測量結構的位移、內部或表面應力等重要參數

。用于土木工程中的光纖傳感器類型主要有Math-Zender干涉型光纖傳感器，Fabry-pero腔式光纖傳感器，光纖布喇格光柵傳感器等。
光纖傳感器的輕巧性、耐用性和*穩(wěn)定性，使其能夠方便的應用于建筑鋼結構和混凝土等各種建筑材料的內部應力、應變檢測。實現的建筑結構的健康檢測。
光纖傳感器的另外一個大類是利用光纖的傳感器。其結構大致如下：傳感器位于光纖端部，光纖只是光的傳輸線，將被測量的物理量變換成為光的振幅，相位或

者振幅的變化。在這種傳感器系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的傳感器和光纖相結合。光纖的導入使得實現探針化的遙測提供了可能性。這種光纖傳輸的傳感器適用范圍廣，使用

簡便，但是精度比*類傳感器稍低。
光纖在傳感器家族中是*，它憑借著光纖的優(yōu)異性能而得到廣泛的應用，是在生產實踐中值得注意的一種傳感器。
光纖傳感器憑借著其大量的優(yōu)點已經成為傳感器家族的*，并且在各種不同的測量中發(fā)揮著自己獨到的作用，成為傳感器家族中*的一員。 [3]