光纤传感器是什么，有哪些分类和用途？

　　光纤传感器是什么，有哪些分类和用途？

　　所谓光纤本身的光纤传感器，就是光纤本身直接接受外界的测量。外部测量的物理量会导致测量臂的长度、折射率和直径发生变化，从而使光纤中传输的光在振幅、相位、频率和偏振方面发生变化。测量臂传输的光与参考臂的参考光相互干扰（比较），使输出光的相位（或振幅）发生变化。根据这一变化，可以检测到测量的变化。光纤中传输的相位受外界影响的灵敏度很高。干扰技术可以检测到10负4次方弧度微小相位变化对应的物理量。利用光纤的绕组和低损耗，长光纤可以盘成直径很小的光纤圈，从而增加利用长度，获得更高的灵敏度。

　　光纤传感器是一种利用光纤本身的传感器。当光纤受到一点小的外力时，它会产生轻微的弯曲，其传光能力会发生很大的变化。声音是一种机械波，它对光纤的作用是使光纤受力和弯曲，通过弯曲可以得到声音的强度。光纤陀螺也是光纤本身的一种传感器。与激光陀螺相比，光纤陀螺具有灵敏度高、体积小、成本低等优点，可用于飞机、船舶等高性能惯性导航系统。

　　另一种主要类型的光纤传感器是使用光纤的传感器。其结构大致如下：传感器位于光纤端部，光纤只是光的传输线，将测量的物理量转换为光的振幅、相位或振幅的变化。在这个传感器系统中，传统的传感器与光纤相结合。光纤的引入为探针遥测提供了可能性。这种光纤传感器应用广泛，使用方便，但精度略低于第一种传感器。

　　光纤传感器正朝着敏感、准确、适应性强、体积小、智能化的方向发展。在这个过程中，传感器家族的新成员光纤传感器备受青睐。光纤具有许多优异的性能，如：抗电磁干扰和原子辐射性能、机械性能细、质软、重量轻、绝缘、无感应电气性能、耐水、耐高温、耐腐蚀化学性能等，可在人无法到达的地方（如高温区）或对人有害的地区（如核辐射区）发挥耳目的作用，也可以超越人的感官界限，接收人的感官无法感受到的外部信息。光纤传感器是近年来出现的一项新技术，可用于测量声场、电场、压力、温度、角速度、加速度等各种物理量，也可以完成现有测量技术难以完成的测量任务。在狭小的空间中，光纤传感器在强电磁干扰和高电压环境中表现出的能力。目前，光纤传感器有70多种，大致分为光纤自身传感器和光纤传感器。

　　光纤传感器家族的后期之秀，因其优异的光纤性能而得到广泛应用，是生产实践中值得注意的传感器。

　　光纤传感器非常适合不敏感的条件，包括噪音、高振动、极热、潮湿和不稳定的环境。这些传感器可以轻松安装在小区域中，并且可以正确定位在需要柔性光纤的任何地方。波长偏移可以使用光学频域反射仪来计算。可以使用诸如光学时域反射计之类的设备来确定光纤传感器的时间延迟。

　　光纤传感器的一般框图如上所示。该框图由光源（发光二极管、激光和激光二极管）、光纤、传感元件、光检测器和末端处理设备（光谱分析仪、示波器）组成。这些传感器根据工作原理、传感器位置和应用分为三类。

　　根据工作原理，光纤传感器分为三种：1.基于强度2.基于相位3.基于极化

　　1.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。下图给出了关于光强度如何作为传感参数工作以及这种布置如何使光纤作为传感器工作的概念。振动传感器。当有振动时，从一端插入到另一端的光就会发生变化，这将产生测量振动幅度的智能。

　　光纤传感器光纤和振动传感器取决于后面部分的光强。由于系统中不会发生在环境中的可变损耗，这些传感器具有许多限制。这些可变损耗包括由于拼接引起的损耗、微观和宏观弯曲损耗、由于接头处的连接引起的损耗等。示例包括基于强度的传感器或微弯曲传感器和倏逝波传感器。

　　光纤传感器器的优点包括成本低、能够作为真正的分布式传感器执行、实现非常简单、可以多路复用等。缺点包括光强度和相对测量值的变化等。

　　2.基于偏振的光纤传感器

　　基于偏振的光纤对于某一类传感器很重要。该属性可以通过各种外部变量简单地修改，因此，这些类型的传感器可以用于测量一系列参数。已开发出具有精确偏振特性的特殊光纤和其他组件。通常，它们用于各种测量、通信和信号处理应用。

　　基于偏振的光纤传感器的光学设置如上所示。它是通过偏振器对来自光源的光进行偏振而形成的。偏振光在与一段双折射偏振保护光纤的选定轴成45°处开始。这部分光纤用作传感光纤。然后，在任何外部干扰（例如应力或应变）下，两个极化状态之间的相位差会发生变化。然后，根据外部干扰，改变输出极化。因此，通过考虑光纤下端的输出极化状态，可以检测到外部干扰。

　　3.光纤传感器用于改变信息信号上的发射器光，其中信号由基于相位的光纤传感器观察。当一束光通过干涉仪时，光会分成两束。其中一束暴露在传感环境中，另一束与传感环境隔离，作为参考。一旦两个分离的光束重新组合，它们就会相互阻碍。