光纖傳感器是什么，有哪些分類和用途？

　　所謂光纖本身的光纖傳感器，就是光纖本身直接接受外界的測量。外部測量的物理量會導(dǎo)致測量臂的長度、折射率和直徑發(fā)生變化，從而使光纖中傳輸?shù)墓庠谡穹⑾辔?、頻率和偏振方面發(fā)生變化。測量臂傳輸?shù)墓馀c參考臂的參考光相互干擾（比較），使輸出光的相位（或振幅）發(fā)生變化。根據(jù)這一變化，可以檢測到測量的變化。光纖中傳輸?shù)南辔皇芡饨缬绊懙撵`敏度很高。干擾技術(shù)可以檢測到10負(fù)4次方弧度微小相位變化對應(yīng)的物理量。利用光纖的繞組和低損耗，長光纖可以盤成直徑很小的光纖圈，從而增加利用長度，獲得更高的靈敏度。

　　光纖傳感器是一種利用光纖本身的傳感器。當(dāng)光纖受到一點(diǎn)小的外力時(shí)，它會產(chǎn)生輕微的彎曲，其傳光能力會發(fā)生很大的變化。聲音是一種機(jī)械波，它對光纖的作用是使光纖受力和彎曲，通過彎曲可以得到聲音的強(qiáng)度。光纖陀螺也是光纖本身的一種傳感器。與激光陀螺相比，光纖陀螺具有靈敏度高、體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可用于飛機(jī)、船舶等高性能慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。

　　另一種主要類型的光纖傳感器是使用光纖的傳感器。其結(jié)構(gòu)大致如下：傳感器位于光纖端部，光纖只是光的傳輸線，將測量的物理量轉(zhuǎn)換為光的振幅、相位或振幅的變化。在這個傳感器系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的傳感器與光纖相結(jié)合。光纖的引入為探針遙測提供了可能性。這種光纖傳感器應(yīng)用廣泛，使用方便，但精度略低于第一種傳感器。

　　光纖傳感器正朝著敏感、準(zhǔn)確、適應(yīng)性強(qiáng)、體積小、智能化的方向發(fā)展。在這個過程中，傳感器家族的新成員光纖傳感器備受青睞。光纖具有許多優(yōu)異的性能，如：抗電磁干擾和原子輻射性能、機(jī)械性能細(xì)、質(zhì)軟、重量輕、絕緣、無感應(yīng)電氣性能、耐水、耐高溫、耐腐蝕化學(xué)性能等，可在人無法到達(dá)的地方（如高溫區(qū)）或?qū)θ擞泻Φ牡貐^(qū)（如核輻射區(qū)）發(fā)揮耳目的作用，也可以超越人的感官界限，接收人的感官無法感受到的外部信息。光纖傳感器是近年來出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，可用于測量聲場、電場、壓力、溫度、角速度、加速度等各種物理量，也可以完成現(xiàn)有測量技術(shù)難以完成的測量任務(wù)。在狹小的空間中，光纖傳感器在強(qiáng)電磁干擾和高電壓環(huán)境中表現(xiàn)出的能力。目前，光纖傳感器有70多種，大致分為光纖自身傳感器和光纖傳感器。

　　光纖傳感器家族的后期之秀，因其優(yōu)異的光纖性能而得到廣泛應(yīng)用，是生產(chǎn)實(shí)踐中值得注意的傳感器。

　　光纖傳感器非常適合不敏感的條件，包括噪音、高振動、極熱、潮濕和不穩(wěn)定的環(huán)境。這些傳感器可以輕松安裝在小區(qū)域中，并且可以正確定位在需要柔性光纖的任何地方。波長偏移可以使用光學(xué)頻域反射儀來計(jì)算。可以使用諸如光學(xué)時(shí)域反射計(jì)之類的設(shè)備來確定光纖傳感器的時(shí)間延遲。

　　光纖傳感器的一般框圖如上所示。該框圖由光源（發(fā)光二極管、激光和激光二極管）、光纖、傳感元件、光檢測器和末端處理設(shè)備（光譜分析儀、示波器）組成。這些傳感器根據(jù)工作原理、傳感器位置和應(yīng)用分為三類。

　　根據(jù)工作原理，光纖傳感器分為三種：1.基于強(qiáng)度2.基于相位3.基于極化

　　1.基于強(qiáng)度的光纖傳感器

　　基于強(qiáng)度的光纖傳感器需要更多的光，這些傳感器使用多模大芯光纖。下圖給出了關(guān)于光強(qiáng)度如何作為傳感參數(shù)工作以及這種布置如何使光纖作為傳感器工作的概念。振動傳感器。當(dāng)有振動時(shí)，從一端插入到另一端的光就會發(fā)生變化，這將產(chǎn)生測量振動幅度的智能。

　　光纖傳感器光纖和振動傳感器取決于后面部分的光強(qiáng)。由于系統(tǒng)中不會發(fā)生在環(huán)境中的可變損耗，這些傳感器具有許多限制。這些可變損耗包括由于拼接引起的損耗、微觀和宏觀彎曲損耗、由于接頭處的連接引起的損耗等。示例包括基于強(qiáng)度的傳感器或微彎曲傳感器和倏逝波傳感器。

　　光纖傳感器器的優(yōu)點(diǎn)包括成本低、能夠作為真正的分布式傳感器執(zhí)行、實(shí)現(xiàn)非常簡單、可以多路復(fù)用等。缺點(diǎn)包括光強(qiáng)度和相對測量值的變化等。

　　2.基于偏振的光纖傳感器

　　基于偏振的光纖對于某一類傳感器很重要。該屬性可以通過各種外部變量簡單地修改，因此，這些類型的傳感器可以用于測量一系列參數(shù)。已開發(fā)出具有精確偏振特性的特殊光纖和其他組件。通常，它們用于各種測量、通信和信號處理應(yīng)用。

　　基于偏振的光纖傳感器的光學(xué)設(shè)置如上所示。它是通過偏振器對來自光源的光進(jìn)行偏振而形成的。偏振光在與一段雙折射偏振保護(hù)光纖的選定軸成45°處開始。這部分光纖用作傳感光纖。然后，在任何外部干擾（例如應(yīng)力或應(yīng)變）下，兩個極化狀態(tài)之間的相位差會發(fā)生變化。然后，根據(jù)外部干擾，改變輸出極化。因此，通過考慮光纖下端的輸出極化狀態(tài)，可以檢測到外部干擾。

　　3.光纖傳感器用于改變信息信號上的發(fā)射器光，其中信號由基于相位的光纖傳感器觀察。當(dāng)一束光通過干涉儀時(shí)，光會分成兩束。其中一束暴露在傳感環(huán)境中，另一束與傳感環(huán)境隔離，作為參考。一旦兩個分離的光束重新組合，它們就會相互阻礙。