一、光纖傳感器的基本組成、原理及特點(diǎn)
1)光纖的組成及光波的傳播特性
光纖由圓柱形的纖芯及圓同心的保護(hù)層組成，保護(hù)層的制造材料通常為聚合物、玻璃或陶瓷。纖芯的內(nèi)徑是由所需的光波導(dǎo)性能決定的，而保護(hù)層的外徑一般略大于100μm。纖芯的折射率一般略大于保護(hù)層，這是光波的傳播性質(zhì)所決定的。
2)光纖傳感器的基本組成
通常情況下，光纖傳感器由光源、 長度的傳感或傳輸用光纖、光電檢測器、解調(diào)器及信號(hào)處理電路等部分組成。
光源發(fā)出的光禍合進(jìn)光纖，經(jīng)光纖進(jìn)入調(diào)制區(qū)(測量區(qū))，在調(diào)制區(qū)內(nèi)外界被測參數(shù)作用于進(jìn)入調(diào)制區(qū)內(nèi)的光信號(hào)，使其光學(xué)性質(zhì)如光的強(qiáng)度、波長、頻率、相位偏振態(tài)等發(fā)生變化成為被調(diào)制的信號(hào)光；再經(jīng)過光纖送入光檢測器，光檢測器對(duì)進(jìn)來的光信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而輸出電信號(hào)； 后對(duì)電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理而可用信號(hào)，從而獲得被測參數(shù)。光纖傳感器可以測量的環(huán)境參量主要有應(yīng)力、溫度、振動(dòng)、化學(xué)濃度及電磁場等等。
3)光纖傳感器的原理
光纖傳感器是用光在不同的物理狀態(tài)下，在光纖中傳播的光的干涉、衍射、偏振、反射等物理特征的變化，進(jìn)行各種物理量的測量裝置。光纖傳感器一般是由光源、接口、光導(dǎo)纖維、光調(diào)制機(jī)構(gòu)、光電探測器和信號(hào)處理系統(tǒng)等部分組成。來自光源的光線，通過接口進(jìn)入光纖，然后將檢測的參數(shù)調(diào)制成幅度、相位、色彩或偏振信息， 后利用微處理器進(jìn)行信息處理。
簡言之，光纖傳感器的原理就是用被測量的變化調(diào)制傳輸光光波的某一參數(shù)，使其隨之變化，然后對(duì)已調(diào)制的光信號(hào)進(jìn)行檢測，從而被測參量；即將被測參量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)參數(shù)的變化。
4)光纖傳感器的特點(diǎn)
光纖傳感器突出的優(yōu)點(diǎn)是光信號(hào)不僅能直接感知，而且還可以利用半導(dǎo)體二極管，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，還具有、性好、體積小、重量輕、原材料硅資源豐富、抗電磁干擾、、耐高壓、電絕緣性能好、可撓曲、、頻帶寬、損耗低等特點(diǎn)。同時(shí)，它還便于與計(jì)算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)智能化和遠(yuǎn)距離監(jiān)控。此外，光纖傳感器相比于其它傳感器有著的優(yōu)越性：
?、俟饫w傳感器不受雷電和所有電磁干擾；
?、诠饫w傳感器準(zhǔn)確率和重復(fù)率高；
?、酃饫w傳感器的體積小，重量輕；
?、懿ㄩL移動(dòng)與應(yīng)變的比例因子是恒定的，沒有零點(diǎn)漂移的問題，能進(jìn)行長時(shí)期測量；
?、莨饫w傳感器的抗侵蝕性強(qiáng)；
?、拊S多FBG傳感器可以沿著光纖多通道應(yīng)用，并可通過單獨(dú)的引線進(jìn)行單獨(dú)的詢問。
二、光纖傳感器種類及測試水平
1)光纖傳感器的分類
光纖傳感器根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理可分為3類。
?、倮霉饫w的低損耗和直徑細(xì)微的特點(diǎn)制成的傳感器，稱為傳輸型光纖傳感器。這種傳感器中，光纖只被當(dāng)作傳光的媒介，只起到傳光的作用。對(duì)待測對(duì)象的調(diào)制功能是依賴其它物理性質(zhì)的敏感元器件來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于傳輸型傳感器， 在光纖端面加裝其他傳感器才能構(gòu)成傳感器，通常是通過光纖干涉儀來實(shí)現(xiàn)的。這類光纖傳感器可以監(jiān)測溫度、壓力、應(yīng)力、應(yīng)變、位移等物理量。
?、诶霉饫w與光波本身受被測對(duì)象影響而發(fā)生變化的特性制成的光纖傳感器，稱為傳感型傳感器。它是利用光纖本身對(duì)外界被測對(duì)象具有敏感能力和檢測功能這一特性而的傳感器。光纖在被測對(duì)象的作用下，光的強(qiáng)度、相位、偏振態(tài)等光學(xué)特J陛了調(diào)制。由于這種傳感器能在整個(gè)連續(xù)光纖的長度上以距離的連續(xù)函數(shù)的形式傳感出被測參數(shù)隨光纖長度方向的變化，因此，也稱為分布式光纖傳感器。在分布式光纖傳感器系統(tǒng)中，光纖既是傳輸媒體，也是傳感媒體。
③將傳輸型和傳感型的光纖傳感器復(fù)合而成的，稱為系統(tǒng)型傳感器。
2)光纖傳感器的測試水平
用不同材料、工藝可制成不同光纖傳感器。目前，光纖溫度傳感器可探測到2000℃的高溫，靈敏度達(dá)±1℃；普通型光纖傳感器在-10~300℃范圍，精度為±1~±3℃，響應(yīng)時(shí)間為2s。
