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光纤传感器的分类及应用

2008级光信息科学与技术3班牛鑫

学号:2

光纤传感器(OpticalFiberTransducer)就是利用光导纤维的传光特性,

把被测量转换为光特性(强度、相位、偏振态、频率、波长)改变的传感器。它

的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器,使待测参数与进入调制

区的光相互作用后,导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏正

态等)发生变化,称为被调制的信号光,在经过光纤送入光探测器,经解调后,

获得被测参数。

随着现代科学技术的发展,信息的获得显得越来越重要。传感器正是感知、

检测、监控和转换信息的重要技术手段。光纤传感器是继光学、电子学为一体的

新型传感器,与以往的传感器不同,它将被测信号的状态以光信号的形式取出。

光信号不仅能被人所直接感知,利用半导体二极管如光电二极管等小型简单元

件还可以进行光电、电光转换,极易与一些电子装配相匹配,这是光纤传感器的

优点之一;另外光纤不仅是一种敏感元件,而且是一种优良的低损耗传输线;因

此,光纤传感器还可用于传统的传感器所不适用的远距离测量。近年来光纤传感

器得到了越来越广泛的应用。

近年来,传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。

在这一过程中,光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。它具有很多独特

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。2、

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。3、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。4、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。另外,利用光纤的柔韧性可将光纤传感器做成各种形

状的传感器及传感器阵列,用于多参数测量。

光纤传感器可以分为两大类:一类是功能型(传感型)传感器;另一类是非功能型(传

光型)传感器。

一、功能型传感器

功能型传感器是利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件,被测量对光纤内传输

的光进行调制,使传输的光的强度、相位、频率或偏振态等特性发生变化,再通过对被调制

过的信号进行解调,从而得出被测信号。光纤在其中不仅是导光媒质,而且也是敏感元

件,光在光纤内受被测量调制,多采用多模光纤。优点:结构紧凑、灵敏度高。缺

点:须用特殊光纤,成本高,典型例子:光纤陀螺、光纤水听器等

二、非功能型传感器

非功能型传感器是利用其它敏感元件感受被测量的变化,光纤仅作为信息的传输介质,

常采用单模光纤。光纤在其中仅起导光作用,光照在光纤型敏感元件上受被测量调制。

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优点:无需特殊光纤及其他特殊技术;比较容易实现,成本低。

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