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光纖傳感器結構原理及分類

光纖傳感器

光纖傳感器結構原理以電為基礎的傳統傳感器是一種把測量的狀態轉變為可測的電信號的裝置。它的電源、敏感元件、信號接收和處理系統以及信息傳輸均用金屬導線連接，見圖(a)。光纖傳感器則是一種把被測量的狀態轉變為可測的光信號的裝置。由光發送器、敏感元件(光纖或非光纖的)、光、信號處理系統以及光纖構成。

由光發送器發出的光經源光纖引導至敏感元件。這時，光的某一性質受到被測量的調制，已調光經接收光纖耦合到光，使光信號變為電信號，后經信號處理得到所期待的被測量。

相位調制傳感器其基本原理

相位調制傳感器

其基本原理是利用被測對象對敏感元件的作用，使敏感元件的折射率或傳播常數發生變化，而導致光的相位變化，使兩束單色光所產生的干涉條紋發生變化，通過檢測干涉條紋的變化量來確定光的相位變化量，從而得到被測對象的信息。通常有利用光彈效應的聲、壓力或振動傳感器；利用磁致伸縮效應的電流、磁場傳感器；利用電致伸縮的電場、電壓傳感器以及利用光纖賽格納克（Sagnac）效應的旋轉角速度傳感器（光纖陀螺）等。這類傳感器的靈敏度很高。但由于須用特殊光纖及檢測系統，因此成本高。

光纖用于光傳輸和信息通信，已經十分廣泛，且它特別是適合長距離通信，但是除此之外，光纖還有另外一種用途：傳感器。

光線傳感器的特點：

測量速度快

光的傳播速度快且能傳送二維信息,因此可用于高速測量。對雷達等信號的分析要求具有極高的檢測速率，應用電子學的方法難以實現，利用光的衍射現象的高速頻譜分析便可解決。

適用于惡劣環境

光纖是一種電介質,耐高壓、耐腐蝕、抗電磁干擾,可用于其它傳感器所不適應的惡劣環境中。此外,光纖傳感囂還具有質量輕、體積小、可繞曲、測量對象廣泛、復用性好、成本低等特點。

分布式傳感器

分布式傳感器是可沿空間位置連續給出某一參量測量值的傳感器。它可給出大空間范圍內某一參量沿構件空間位置的連接分布值。其主要特征參量是空間分辨率和靈敏度。對于智能結構這是一種十分重要的傳感器,目前有利用非線性光學效應構成的分布式光纖溫度傳感器、利用高雙折射光纖構成的分布式光纖壓力傳感器等。

光纖傳感器的復用

由多個點式傳感器及(或)多個積分式傳感器和(或)多個分布式傳感器構成的一個復雜的傳感系統,稱為復用傳感系統或傳感器的復用。光纖傳感器較大的優點是:可以利用現有的光纖局域網技術,把多個傳感器連成一個復雜的傳感網絡。對于構件進行大范圍多點、多參量測量,以滿足智能結構的不同需要。