光纤传感器原理与分类
光纤传感技术测量范围
光纤传感技术的研究始于20世纪70年代, 是光电技术领域最活跃的分支之一。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤, 具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点, 例如:具有抗电磁和原子辐射干扰的性能;径细、质软、质量轻的机械性能;绝缘、无感应的电气性能;耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等。这些优良性能使得光纤传感器特别适用于易燃、易爆、空间严格受限制以及高温、高压、高湿、强电磁干扰等传统电学传感器不易发挥作用的场所及恶劣环境。光纤传感技术可以对位移、速度、加速度、压力、液位、流量、振动、水声、温度、电压、电流、磁场、浓度、核辐射、气体组分等多达100多种物理参数进行测量, 响应时间快、精度和可靠性高。
光纤传感器是利用光导纤维的传光特性, 把被测量 (温度、应变、压力、流量等) 转换为光特性 (强度、相位、偏振态、频率、波长) 的传感器。光纤传感器构成如图1所示。其基本工作原理是将来自光源的光经过入射光纤送入传感元件, 光在传感元件内与外界被测量相互作用, 使光的光学性质发生变化而成为被调制的光信号, 再经出射光纤送入解调仪而获得被测参数。
光纤传感器的类型
光纤传感器的种类繁多, 同一种参量可以用不同类型的传感器来测量, 同一原理的传感器又可以测量多种物理量。按照测量原理, 可将光纤传感器分为强度调制型光纤传感器、相位调制型光纤传感器、频率调制型光纤传感器、波长调制型光纤传感器、偏振态调制型光纤传感器。按照测量范围, 其又可分为点式光纤传感器、准分布式光纤传感器、分布式光纤传感器。
