光纤传感器综述

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光纤最早利用于光传输他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，合适远间隔传输信息他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，是现代信息社会光纤通讯的基石。光波在光纤中传布的特征参数会因外界身分而发生间接或间接的变化他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，是以光纤传感器可以分析检测这些物理量、化学量和生物量的变化。


光纤传感器
该传感器由光源、入射光纤、出射光纤、光调制器、光探测器息争调器组成。根基道理是光源发出的光经过入射光纤送到调制区他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，光在调制区与被测参数相互感化他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，使光学特征(如强度、波长、频次、相位、偏斜度等。)的光发生变化他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，成为调制信号光他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，然后经过出射光纤送到光电探测器息争调器他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，获得被测参数。
光纤传感器的分类
光纤传感器按结构范例可分为两类:一类是功用(传感)传感器；另一类是非功用性(透光型)传感器。
功用传感器
操纵对外界信息具有敏感性和检测才能的光纤(或特种光纤)作为传感元件他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，对光纤中传输的光停止调制他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，使传输光的强度、相位、频次或偏振态等特征发生变化他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，然后对换制信号停止解调他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，获得被测信号。


光纤既是导光介质他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，又是敏感元件他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，多模光纤利用较多。
优点:结构松散他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，灵敏度高。弱点:需要公用光纤他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，本钱高。例子:光纤陀螺、光纤水听器等。
不起感化的传感器
其他敏感元件用于感受丈量的变化。光纤只作为信息的传输介质他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，常用单模光纤。光纤只起到导光的感化他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，光在光纤敏感元件上被丈量和调制。


优点:不需要特别光纤等特别技术他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，易于实现他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，本钱低。弱点:灵敏度低。大大都适用的光纤传感器是非功用性的。
按照调制光波的分歧性质和参数他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，这两类光纤传感器可分为强度调制型光纤传感器、相位调制型光纤传感器、频次调制型光纤传感器、偏振调制型光纤传感器和波长调制型光纤传感器。
1)强度调制光纤传感器
根基道理是待测物理量引发光纤中传输的光强变化他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，经过检测光强的变化即可实现待测丈量。恒定光源向传感器头部发射强度为0的光。在传感头中他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，光强在被测信号的感化下发生变化他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，即遭到外场的调制他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，使得输出光强的包络与被测信号的外形不异他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，光电探测器测得的输出电流也遭到一样的调制。信号处置电路再次检测调制信号他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，并获得丈量信号。
这类传感用具有结构简单、本钱低、易于实现等优点他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，是以开辟利用较早。现已成功利用于位移、压力、概况粗糙度、加速度、间隙、力、液位、振动和辐射的丈量。强度调制的方式有很多种他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，大致可以分为反射式强度调制、透射式强度调制、光模强度调制、折射率和吸收系数强度调制等等。
一般将反射强度调制、透射强度调制、折射率强度调制称为外调制他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，光模称为内调制。但由于其道理的限制他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，轻易遭到光源波动和毗连器消耗变化的影响他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，所以这类传感器只能用于干扰源小的场所。
2)相位调制光纤传感器
其根基道理是:在被测能量场的感化下他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，光纤中光波的相位发生变化他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，然后经过干与丈量技术将相位变化转化为光强变化他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，从而检测出待测物理量。相位调制光纤传感器的优点是灵敏度极高他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，静态丈量范围宽他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，响应速度快他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，弱点是对光源要求高他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，检测系统精度高他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，是以本钱响应较高。
今朝首要利用范畴有:操纵光弹性效应的声学、压力或振动传感器；操纵磁致伸缩效应的电流和磁场传感器:利用电致伸缩电场和电压传感器；操纵赛格纳克效应的扭转角速度传感器(光纤陀螺)等。
3)调频光纤传感器
根基道理是操纵活动物体反射或散射光的多普勒频移效应来检测其活动速度他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，即光频与光接收器和光源之间的活动状态有关。当它们相对静止时他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，接收光的振荡频次；当两者之间有相对活动时他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，接收光的频次随其振荡频次而偏移他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，频移与相对活动速度的巨细和偏向有关。
所以这类传感器多用于丈量物体的移动速度。还有其他方式调制频次他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，比如某些材料的吸收和荧光随外界参数变化他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，量子相互感化引发的布里渊和拉曼散射也是频次调制现象。其首要利用是丈量流体流量他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，其他气体传感器用于丈量气体浓度或监测空气净化他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，由物资受强光照耀时的拉曼散射组成。利用光致发光的温度传感器等。
4)偏振调制光纤传感器
根基道理是操纵光的偏振态的变化来传递被测物体的信息。
光波是横波他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，其光矢量垂直于传布偏向。假如光波的光矢量偏向始终稳定他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，但其巨细随相位变化他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，这样的光称为线偏振光。光矢量和光传布偏向组成的平面就是线偏振光的振动面。
假如光矢量的巨细连结稳定他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，其偏向绕传布偏向均匀扭转他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，则光矢量末真个轨迹为圆形他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，这样的光称为圆偏振光。假如光矢量的巨细和偏向是有纪律变化的他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，而且光矢量的结尾沿椭圆扭转他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，这样的光称为椭圆偏振光。
操纵光波的偏振特征他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，可以建造偏振调制光纤传感器。在很多光纤系统中他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，特别是包括单模光纤的系统中他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，偏振起侧重要的感化。很多物理效应会影响或改变光的偏振态他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，有些效应会引发双折射。所谓双折射现象他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，就是对于一些光学性质随偏向变化的晶体他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，一束入射光束常常分化成两束折射光束。穿过双折射介质的光的相位提早是输入光偏振态的函数。
本发现的偏振调制光纤传感器检测灵敏度高他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，可以避免光源强度变化的影响他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，相对相位调制光纤传感器结构简单他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，调理方便。其首要利用范畴有:操纵法拉第效应的电流和磁场传感器；操纵鲍尔效应的电场和电压传感器:操纵光弹性效应的压力、振动或声音传感器；双折射温度、压力和振动传感器。今朝首要用于监测强电流。
5)波长调制光纤传感器
传统的波长调制光纤传感器是操纵传感器探头的光谱特征随外界物理量变化的特征实现的。
这些传感器中的大大都是非功用性传感器。在波长调制型光纤探头中他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，光纤只是简单地作为光导他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，即入射光被送到丈量地区他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，返回的调制光被送到检偏器。光纤检测技术的关键是光源和光谱分析仪的杰出性能他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，对传感系统的稳定性和分辨率有决议性的影响。
光纤波长调制技术首要利用于医学、化学等范畴。例如人体血气分析、PH值检测、指示剂溶液浓度的化学分析、磷光和荧光分析、黑体辐射分析和法布里-珀罗滤波器等。今朝他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，波长调制光纤传感器主如果指光纤光栅传感器(FBG)。
光纤传感器的特点和上风
光纤传感用具有灵敏度高、精度高、本质平安、抗电磁干扰、绝缘强度高、耐腐蚀、传感和传输一体化、与数字通讯系统兼容等优点。总结以下:
(1)高灵敏度；
(2)轻、薄、灵活他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，便于安装和埋设；
(3)电绝缘性和化学稳定性。光纤自己是一种绝缘高、化学性质稳定的材料他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，适用于电力系统、化工系统中高压隔离、易燃易爆等卑劣情况。
(4)平安性好。光纤传感器是电无源敏感元件他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，是以用于丈量时不存在漏电、触电等平安隐患。
(5)抗电磁干扰。一般光波的频次高于电磁辐射的频次他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，所以光在光纤中的传布不会遭到电磁噪声的影响。
(6)散布式丈量。光纤可以实现长间隔持续测控他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，可以切确丈量肆意点的应变、损伤、振动、温度等信息他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，构成大范围的监测地区他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，进步情况的检测水平；
(7)利用寿命长。光纤的首要材料是应时玻璃他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，它涂有聚合物材料他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，这使它比金属传感器更耐用。
(8)传输容量大。以光纤为总线他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，用传输容量大的光纤取代粗笨的多芯水下电缆收集和存储各传感点的信息他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，经过复用技术实现散布式光纤传感器监测。
散布式光纤传感器
散布式光纤传感技术于20世纪70年月末提出他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，随着OTDR技术的出现而成长他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，至今仍普遍利用于光纤工程中。在曩昔的十年中他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，一系列散布式光纤传感机制和丈量系统已经发生并逐步利用于很多范畴。今朝他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，该技术已经成为光纤传感技术中最有前途的技术之一。
散布式光纤传感器是操纵怪异的散布式光纤检测技术他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，丈量或监测沿光纤传输途径散布在空之间并随时候变化的信息的传感器。操纵光波在光纤中传布的特征他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，可以沿光纤长度偏向持续感知和丈量(如温度、压力、应力和应变等。).光纤既是传感介质他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，又是被测传输介质。它沿场散布传感光纤他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，可同时获得被测场的散布空和随时候变化的信息他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，
散布式光纤传感用具有以下特点:
1)散布式光纤传感系统中的传感元件仅为光纤；
2)一次丈量即可获得全部光纤地区的被测一维散布图他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，将光纤竖起成光栅外形即可测得被测二维和三维散布；
3)系统的空之间的分辨率一般在米量级他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，是以只能观察到较窄范围内的实测变化的均匀值；
4)系统的丈量精度和空之间的分辨率一般相互制约；
5)检测信号一般较弱他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，是以要求信号处置系统具有较高的信噪比；
6)在检测进程中他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，需要停止大量的信号相加均匀、频次扫描、相位跟踪等处置他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，所以要实现一次完整的丈量需要较长的时候。
由于光缆不易受电磁波干扰他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，散布式光纤温度传感系统凡是用于监测电力电缆热门的温度。对卑劣情况的把握和治理他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，进步对现场运转情况的要求他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，是鞭策散布式光纤温度传感系统市场稳定增加的首要缘由。同时他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，传感器电缆摆设的技术题目也是该市场成长的首要障碍。
随着越来越多的利用他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，散布式光纤传感器现在首要用于六个范畴他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，包括管道和海上石油平台的结构检测。液体管道和水坝的渗漏检测；门路结冰探测和铁路监控；系统检测和电力电缆监控；光纤生产监控；情况监测和持久温度丈量。
光纤传感技术的研讨是随着光纤技术和光通讯技术的成长而敏捷成长起来的一种新型传感技术。近年来他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码，光纤传感在机械、电子仪器仪表、航空航天空、石油、化工、食品平安等自动控制、在线检测、故障诊断等诸多范畴获得了成长和提高。
源技术
END
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