光纤传感器的原理与分类

　　众所周知，描述光波特征的参量很多, 如光强、波长、振幅、相位、偏振态和模式分布等。这些参量在光纤传输中都可能会受外界影响而发生改变, 特别如温度、压力、加速度、电压、电流、位移、振动、转动、弯曲、应力、应变以及化学量和生物化学量等对光路产生影响时, 都会使这些参量发生相应变化。光纤传感器就是根据这些参量随外界因素的变化关系来检测各相应物理量的大小。

　　光源发出的光耦合进入光纤, 经光纤进入调制区(测量区), 在调制区内外界被测参数作用于进入调制区内的光信号, 使其光学性质如光强、波长、频率、相位偏振态等发生变化成为被调制的信号光; 再经过光纤送入光检测器, 光检测器对进来的 光信号进行转换后输出电信号; 最后对电信号进行信号处理而得到可用信号, 从而获得被测参数。光纤传感器可以测量的环境参量主要有应力、位移、振动、转动、压力、弯曲、应力、应变、加速度、电流、磁场、电压、温度、声场、流量、浓度、pH 值等。

　　光纤传感器是用光在不同的物理状态下,在光纤中传播光的干涉、衍射、偏振、反射等物理特征的变化, 进行各种物理量的测量装置。来自光源的光线通过接口进入光纤, 然后将检测的参数调制成幅度、相位、色彩或偏振信息, 最后利用微处理器进行信息处理。简言之, 光纤传感器的原理就是用被测量的变化调制传输光光波的某一参数, 使其随之变化, 然后对已调制的光信号进行检测, 从而得到被测参量, 即将被测参量转换为光信号参数的变化。

　　​光纤传感器主要可分为传感型与传光型两种，其中，应用最为广泛的传感型光纤传感器依靠获取相位信息达到测量目的，可称之为干涉型光纤传感器， 是目前光纤传感器中测量精度最高的一种。通过外界因素改变光线中传输光波的相位， 进而影响干涉光的强度，常用的类型有Michelsion、MaclrZehnder 等。传光型光纤传感器相对而言原理与结构都比较简单，依据强度调制，外界因素直接影响光纤中传输光的强度，达到测量目的，主要分为反射式与透射式 两种，简单可靠，经济实用性高。