--PAGE1-光纖傳感器的分類及應用20083學號：200841801071光纖傳感器（OpticalFiberTransducer ）就是利用光導纖維的傳光特性，把被測量轉換為光特性(強度、相位、偏振態(tài)、頻率、波長)改變的傳感器。它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(shù)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、偏正態(tài)等）發(fā)生變化，稱為被調制的信號光，在經過光纖送入光探測器，經解調后，獲得被測參數(shù)。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,,與以往的傳感器不同,它將被測信號的狀態(tài)以光信號的形式取出。,利用半導體二極管如光電二極管等小型簡單元件還可以進行光電、電光轉換,極易與一些電子裝配相匹配,這是光纖傳感器的優(yōu)點之一;另外光纖不僅是一種敏感元件,而且是一種優(yōu)良的低損耗傳輸線;因此,2、3、信息容量大被測信號以光波為載體,4光纖傳感器可以分為兩大類：一類是功能型（傳感型）傳感器;另一類是非功能型（傳光型）傳感器。一、功能型傳感器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?shù)墓膺M行調制,使傳輸?shù)墓獾膹姸取⑾辔?、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、光纖水聽器等二、非功能型傳感器非功能型傳感器是利用其它敏感元件感受被測量的變,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)點無需特殊光纖及其他特殊技術比較容易實現(xiàn)成本低。 缺點靈敏度較低。 實用化的大都是非功能型的光纖傳感器。 光纖傳感器是最近幾年出現(xiàn)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(xiàn)有測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獨特的能力目前光纖傳感器已經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?shù)墓庠谡穹辔活l率偏振等方面發(fā)生變化測量臂傳輸?shù)墓馀c參考臂的參考光互相干（比較，使輸出的光的相(或振發(fā)生變化，根據(jù)這個變化就可檢測出被測量的變化。光纖中傳輸?shù)南辔皇芡饨缬绊懙撵`敏度很高，利用干涉技術能夠檢測10的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，可以用于飛機艦船導彈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。光纖傳感器可以應用在多個方面 ：溫度的檢測，壓力的檢測，液位、流量、流速的測。一、溫度的檢測光纖溫度傳感器采用一種和光纖折射率相匹配的高分子溫敏材料涂覆在二根熔接在一溫度，壓力，輻射等具有敏感特性。它屬于非接觸式測溫。:（400℃以下,經聚光鏡耦合到型光纖的分支端,由Y型光纖并通過光纖耦合器耦合到光纖溫度傳感頭。光纖傳感頭端部受激勵光激發(fā)而發(fā)射熒光,熒光信號由光纖導出,并通過光纖耦合器從Y型光纖的另一分支端射出,由光電探測器接收。光電探測器輸出的光信號經放大后由熒光信號處理系統(tǒng)處理,計算熒光壽命并（400℃以上,,發(fā)Y,,系統(tǒng)通過檢測輻射信號強度計算得到所測溫度Cr3+,實現(xiàn)光激勵8～10mm,用于輻射測溫。這時,10,可以滿足黑體腔表觀輻射率恒定的要求),對保證整個系統(tǒng)的性能十分重要。二、壓力的檢測光纖壓力傳感器主要有強度調制型、相位調制型和偏振調制型三種。由于采用干涉技術而具有很106rad/m·℃，對壓力為10-9rad/m·Pa，對應變(軸向)為11.4rad/m·μm。如果信號檢測系統(tǒng)可以檢測μrad的相位移，那么，每米光纖的檢測靈敏度對溫度為10-8℃，對壓力為10-7Pa，對應變?yōu)?0-7。動態(tài)測量范圍大，可達10次方，且探頭形有四(Mach-Zehnder)(Michelson)－珀羅(Fabry-Perot，簡寫為F-P)干涉儀；(4)塞格奈克(Sagnac)干涉儀。偏振調制型主要是利用晶體的光彈性效應。三、液位、流量、流速的檢測在化工、機械、水利、石油、醫(yī)療、污染檢測等領域經常會遇到需要在惡劣環(huán)境下對液位、流量、流速等物理量進行測量的問題。光纖傳感器在這些檢測中可以發(fā)揮獨特的作用。光纖傳感器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向： 光纖傳感器的研究始于本世70年代。自1977(NRL)開始執(zhí)行光纖傳感系統(tǒng)(FOSS)計劃以來,世界上許多1983(FOG(NRM)、飛機發(fā)動NASA[3]。1982198526個成員,相繼件等[4]。在1983年歐洲的傳感器展示會上,英國展出了用于壓力、溫度、速度測量從光纖傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀及文獻報道情況來看,它具有廣闊的應用前景,其進一步的研究