光纤传感器及其类型及应用介绍

1960年，激光被发明，在激光发明之后，研究人员对光纤通信系统的传感、数据通信和许多其他应用显示出了兴趣。bob的是什么网站随后的光纤通信系统bob的是什么网站已成为千兆及以上数据传输的最终选择。这种类型的光纤通信是用来传输数据，语音，遥测和视频bob的是什么网站通过远程通信或计算机网络或局域网。这种技术利用光波在光纤上把电子信号转换成光来传输数据。该技术具有重量轻、衰减小、直径小、信号传输距离长、传输安全等优点。

重要的是,通信技术bob的是什么网站改变了光纤技术的最新进展。最后一次革命出现在设计师将生产成果结合起来的时候光电设备用光纤通信设备来创建光纤传感器。bob的是什么网站与这些器件相关的许多组件通常是为光纤传感器的应用而开发的。光纤传感器的性能大大提高，取代了传统的传感器。

光纤传感器

光纤传感器又称光纤传感器，采用光纤或传感元件。这些传感器被用来感知一些数量，如温度、压力、振动、位移、旋转或化学物质的浓度。纤维在遥感领域有如此多的用途，因为它们不需要在远程位置的电力，而且它们的尺寸很小。

光纤传感器是最不敏感的条件，包括噪音，高振动，极端高温，潮湿和不稳定的环境。这些传感器可以很容易地安装在小范围内，并且可以正确地放置在需要柔性纤维的任何地方。波长偏移可以用一种装置来计算，即光频域反射法。光纤传感器的时延可以用诸如光学时域反射计之类的装置来确定。

光纤传感器的总体框图如上所示。方框图由光源(发光二极管激光、激光二极管)、光纤、传感元件、光学探测器和终端处理设备(光谱分析仪、示波器)。根据工作原理、传感器位置和应用，这些传感器可分为三类。

光纤传感器系统的类型

这些传感器可以按以下方式分类和解释:

1.根据传感器的位置，光纤传感器分为两种类型:

• 内在的光纤传感器
• 非本征光纤传感器

本征型光纤传感器

在这种类型的传感器中，传感发生在光纤本身。传感器依靠光纤本身的特性，将环境作用转化为光纤调制穿过它的光束。在这里，光信号的物理性质之一可能表现为频率、相位、偏振;强度。本征光纤传感器最有用的特点是，它提供了长距离的分布式传感。本征光纤传感器的基本概念如下图所示。

本征型光纤传感器

在非固有型光纤传感器中，光纤可以作为信息载体，为黑匣子指明方向。它根据到达黑匣子的信息产生光信号。黑盒子可能是用镜子做的，气体或任何其他产生光信号的机制。这些传感器用于测量旋转、振动速度、位移、扭转、扭矩和加速度。主要的这些传感器的好处他们有能力到达其他方式无法到达的地方。

这种传感器最好的例子是飞机喷气发动机的内部温度测量，它使用光纤将辐射传输到位于发动机外部的辐射高温计。同样，这些传感器也可以用来测量内部的温度变形金刚．这些传感器为测量信号提供了良好的保护，防止噪声破坏。下图显示了外禀光纤传感器的基本概念。

2.根据工作原理，光纤传感器可分为三类:

• 基于强度的
• 阶段的基础
• 基于偏振

基于强度的光纤传感器

基于强度的光纤传感器需要更多的光，这些传感器使用多模大芯光纤。如图所示，给出了光强度作为传感参数的工作原理，以及这种安排如何使光纤作为振动传感器工作。当振动发生时，从一端插入到另一端的光会发生变化，这将使测量振动振幅的智能化。

基于强度的光纤传感器

在图中，光纤与振动传感器的距离越近，取决于后面部分的光强。这些传感器有很多限制，因为可变损耗在系统中不会发生在环境中。这些可变损失包括由于接头损失、微观和宏观弯曲损失、由于接头处的连接损失等。这些例子包括基于强度的传感器或微弯传感器和倏逝波传感器。

这些光纤传感器的优点包括成本低，能够作为真正的分布式传感器执行，非常简单的实现，复用的可能性，等等。缺点包括光强度的变化和相对测量等。

基于偏振的光纤传感器

偏振光纤是一类重要的传感器。这个属性可以被各种外部变量简单地修改，因此，这些类型的传感器可以用来测量一系列的参数吗．特种光纤和其他部件已经开发出具有精确偏振特性。通常，这些被用于各种测量、通信和信号处理应用。bob的是什么网站

偏振光纤传感器的光学设置如图所示。它是通过一个偏振器使来自光源的光偏振器形成的。偏振光从一段双折射保护偏振光纤所选轴45度处开始。本节光纤作为传感光纤。然后，在外力(如应力或应变)的干扰下，两偏振态之间的相位差发生变化。然后，根据外界干扰，改变输出极化。因此，通过考虑光纤下一端的输出偏振状态，可以检测到外部干扰。

基于相位的光纤传感器

这些类型的传感器用于在信息信号上改变发射光，其中信号是由基于相位的光纤传感器观测的。当一束光通过干涉仪时，光线就分成两束。其中，一束暴露于所述传感环境，另一束与所述传感环境隔离，用作参考。一旦两束分离的光束重新组合，它们就会相互干扰。最常用的干涉仪有迈克尔逊干涉仪、马赫曾德尔干涉仪、萨尼亚克干涉仪、光栅干涉仪和偏振干涉仪。在这里，马赫曾达和迈克尔逊干涉仪显示如下。

这是两个干涉仪的异同点。在相似度方面，迈克尔逊干涉仪通常被认为是折叠式马赫曾德尔干涉仪。迈克尔逊干涉仪的结构只需要一个光纤耦合器。由于光通过传感光纤和参考光纤两次，光纤单位长度的光相移增加了一倍。因此，迈克尔逊本质上可以有更好的灵敏度。迈克尔逊的另一个明显的优点是，传感器可以在源和源探测器模块之间仅用一根光纤进行询问。但是，迈克耳孙干涉仪需要一个高质量的反射镜

3.根据应用的不同，光纤传感器可分为三类

• 化学传感器
• 物理传感器
• 生物医学传感器

化学传感器

化学传感器是一种用于将化学信息转换为可测量的物理信号形式的设备，该信号与某种化学物质的浓度有关。化学传感器是分析仪的重要组成部分，可能包括一些执行以下功能的设备:信号处理、采样和数据处理。分析器可能是自动化系统的重要组成部分。

分析仪根据采样计划的工作，作为时间的函数，就像监视器一样。这些传感器包括两个功能单元:一个感受器和一个传感器。在受体部分，化学信息被转换成可以被传感器测量的能量。在传感器部分，化学信息被转换成分析信号，它不显示灵敏度。

物理传感器

物理传感器是根据物理效果和性质而制造的设备。这些传感器用于提供有关系统物理属性的信息。这类传感器主要由诸如光电传感器之类的传感器来表示，压电式传感器、金属电阻应变传感器和半导体压阻传感器。

生物医学传感器

生物医学传感器是一种将生物医学领域的各种非电学量转换成易于检测的电学量的电子设备。由于这个原因，这些传感器包含在医疗保健分析中。这种传感技术是采集人体病理生理信息的关键。

光纤传感器的应用

光纤传感器被用于各种各样的应用，如

• 测量物理性质，如温度，位移，任何尺寸或形状结构的速度、应变。
• 实时监控身体结构的健康状况。
• 建筑物、桥梁、隧道，水坝,传统结构。
• 夜视摄像机,电子安全系统局部放电检测和测量车辆车轮负荷。

由此，概述光纤传感器并对其应用进行了讨论。利用光纤传感器进行远距离通信具有体积小、重量轻、结构紧凑、灵敏度高、带宽宽等优点。bob的是什么网站所有这些特性都充分利用了光纤作为传感器。除此之外，对于这个话题的任何帮助或基于传感器的项目理念，你可以在下面的评论区与我们联系。

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