光纤压力传感器
光纤压力传感器的工作原理及分类是什么？
压力传感器的重要传感元件是法布利-比洛特（FP）型光学干涉仪。
干涉仪的两面镜子分别是位于一端的薄膜内表面和位于另一端的光纤尖端。
所施加的压力P 引起了薄膜的偏移，而此偏移又直接转换成了FP 干涉仪空腔长度的变化。
为得到薄膜偏移和所施加的压力间的线性关系，传感器的形状和材料都经严格选择。
其系可表示为：Lcav（P）= L0 + （P-P0S） (1)其中P是施加到薄膜外表面上的压力（单位psi）P0是FP空腔内的压力（单位psi）Lcav是由信号解调器所测得的空腔长度（单位nm）L0是处于零点初始状态的空腔长度（单位nm），通常定义为P =P0S 是传感器的灵敏度（单位nm）压力传感器有三种不同的类型：1）量规型；2）绝对型和3）差分型。
在量规型传感器的情况下，P0等于周围压力或大气压。
量规型传感器有a）一个通气孔，它使空腔处于周围压力下或b）一个密封成大气压的空腔；在绝对型压力传感器的情形下，P0 = 0，工厂生产时其空腔在真空状态下密封；而在差分型传感器的情形下，P0等于任意的压力。
这种类型的传感器有一个通气孔接头，用于维持空腔内给定的压力。
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MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析
MEMS光纤压力传感器检测电路系统设计分析MEMS光纤压力传感器是一种基于光纤传感技术和MEMS技术相结合的新型传感器。
它通过对光纤的应变进行监测和测量，实现压力信号的获取和传输。
光纤压力传感器具有体积小、重量轻、精度高、响应速度快等优点，在工业、医疗、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
本文对MEMS光纤压力传感器的检测电路系统进行了设计和分析。
一、MEMS光纤压力传感器的工作原理MEMS光纤压力传感器由光纤传感元件和光电检测电路组成。
光纤传感元件一端固定，另一端则与受力物体相连。
当受力物体受到外界压力作用时，光纤被应变，导致传感元件长度发生微小变化，从而改变光纤传输的光功率。
光电检测电路通过检测光功率的变化来获得压力信号。
二、MEMS光纤压力传感器的检测电路系统设计要点1. 光纤传感元件的选用：光纤传感元件的选择应考虑其灵敏度、稳定性、线性度等因素。
一般而言，采用光纤光栅或光纤光学腔等结构较为常见。
2. 光电检测电路的设计：光电检测电路的设计需要考虑光电二极管的工作点选择、放大电路的设计等因素。
由于传感器的输出光功率较小，因此需要采用高灵敏度的光电二极管，并通过放大电路将微小的光功率变化放大到适合A/D转换的电压范围。
3. 温度补偿电路的设计：光纤传感元件的灵敏度和稳定性受到温度的影响较大，因此需要设计温度补偿电路来抵消温度引起的误差。
一种常见的方法是采用温度传感器测量环境温度，并通过微处理器进行温度补偿。
三、MEMS光纤压力传感器的检测电路系统设计分析1. 光纤传感元件的设计分析：光纤传感元件的设计需要考虑其应变灵敏度和机械结构的可靠性。
光纤光栅可以通过周期性的折射率调制来实现对光纤传输的调控，具有灵敏度高、线性度好的优点，适用于高精度的压力测量。
光纤光学腔则通过改变光纤的长度来改变光纤的传输特性，具有响应速度快的优点，适用于需要快速响应的场合。
MEMS光纤压力传感器的检测电路系统设计需要综合考虑光纤传感元件的选用、光电检测电路的设计和温度补偿电路的设计等因素。
光纤压力传感器原理及特点
光纤压力传感器原理及特点1.压力引起光纤光学特性的改变：光纤中的体驻波由于受到外部应力的作用而受到频率变化，从而改变了光的传播特性。
当光纤被施加压力时，压力作用在光纤芯部分，导致光纤的折射率发生变化，进而改变了光纤内部的光的传播速度。
这个频率变化可以通过光纤的弯曲和伸缩来引起，并且随着压力的改变而改变。
2. 光学电探测方法对光纤内部光信号的测量：测量光纤内部光信号的变化是光纤压力传感器的关键步骤。
一般采用的测量原理有激光光栅原理和Mach-Zehnder干涉原理。
激光光栅原理利用激光光栅与光纤中的光信号的相互作用，通过测量光的频率变化来获得外部压力信号的变化。
而Mach-Zehnder干涉原理则是利用干涉装置通过光纤内部光信号与参考光信号的叠加来进行测量。
1.高精度：由于光纤内部光信号的传播速度和频率变化具有高度稳定性，因此光纤压力传感器具有很高的测量精度。
2.宽量程：光纤压力传感器可以通过改变光纤的材料、结构和尺寸等参数来适应各种压力范围的测量需求。
3.高灵敏度：光纤压力传感器通过测量光的频率变化来感知压力信号，其灵敏度相对较高，可以实现对微小压力变化的测量。
4.高稳定性：光纤压力传感器的工作原理不受温度、湿度、电磁场等环境因素的影响，具有较高的稳定性。
5.抗干扰能力强：由于光纤传输光信号不受外界干扰影响，光纤压力传感器具有较强的抗干扰能力。
6.长寿命：光纤传感器无机械件，不易损坏，寿命长，可以在恶劣环境下长时间工作。
综上所述，光纤压力传感器具有高精度、宽量程、高灵敏度、高稳定性、抗干扰能力强和长寿命等特点，广泛应用于工业自动化、石油化工、航空航天、医疗仪器等领域。
光纤压力传感器
1.光纤传感技术
• • • • 光纤传感技术是伴随着光导纤维及光纤通信技术的发展而 迅速发展起来的的一种以光为载体，光纤为煤质，感知和 传输外界信号（被测量）的新型传感技术。当这种外界信 号为压力时，即构成光纤压力传感器。
2.光纤传感器结构原理
• 把被测量的状态转变为可测的光信号的装置（如 下图） • 光受到被测量的调制，已调光经光纤耦合到光接 收器，
• 使光信号变为电信号，经信号处理系统得到被测 量。
3.几种典型的光纤压力传感器
• 光纤微弯传感器
• 光纤被夹在一对锯 • 齿板中间，当光纤 光纤 S
F
变形器
F
• 不受力时，光线从
• 光纤中穿过，没有 • 能量损失。当锯齿 • 板受外力作用而产
D d
• 生位移时，光纤则发生许多微弯，这时在纤芯中传输的光 在微弯处有部分散射到包层中
分布式光纤压力传感器
光纤法布里-珀罗(F-P) 传感技术
• 光纤F2P 应力传感器是测量应力的主要手段之一, 在航空、城市电力和工 程控制领域早已得到了广泛的应用。传统的测量应力的光纤F2P 干涉仪 (EFP I) 由夹空气隙的两个光纤端镜面组成,空气隙的长度即为F2P 的腔长, 如图所示 • 当光波耦合进EFP I 传感器后, 光纤端镜面的反射光在输入输出光纤中发 生干涉。干涉光在相位匹配处产生极大值, 反之, 则为最小值。由于外界 应力改变了腔长, 使得干涉光强发生变化, 通过光强变化和应力间关系实 现对应力的传感。
4.光纤传感器的应用
• 微弯式光纤水听器探 头 •
• （a）光纤从两块变形器中穿过，上面的变形板与膜片相连， 下面的变形板固定在十字支架上，当压力变化，引起膜片变 形，引起光纤弯曲。借助于可调螺丝，可以给光纤施加初始 压力，以确定传感器直流工作点； • （b）光纤绕在开有凹槽的圆柱体上，光纤向凹槽内弯曲， 使输出的光强受到调制，这种结构的特点是可以增加光纤绕 圆柱体的圈数，可以提高传感器的灵敏度。
光纤传感器的实际应用案例及操作指南
光纤传感器的实际应用案例及操作指南光纤传感器作为一种基于光和光纤技术的传感器，具备高精度、高灵敏度、抗干扰等优点，广泛应用于工业、医疗、环境监测等领域。
本文将介绍几个光纤传感器的实际应用案例，并提供操作指南，帮助读者更好地了解和使用光纤传感器。
一、光纤温度传感器在工业监测中的应用光纤温度传感器可以实时、精确地监测物体的温度变化，广泛应用于工业生产中的温度监测和控制。
它适用于高温、低温、高压等极端条件下的温度测量，并具备抗干扰和耐腐蚀的特点。
例如，在钢铁冶炼过程中，通过将光纤温度传感器安装在炉内，可以实时监测炉温的变化，从而控制冶炼过程的温度，提高生产效率和产品质量。
使用光纤温度传感器的操作指南如下：1. 确保光纤传感器的光路通畅，没有断裂或弯曲。
2. 精确地连接光纤传感器和测量设备，保持信号的稳定传输。
3. 根据实际需求选择适合的光纤温度传感器型号，考虑测量范围、耐温度变化、抗干扰能力等参数。
4. 在使用前进行校准，在标准温度下将传感器的读数与已知的温度值进行比对。
5. 在安装过程中注意保护光纤温度传感器，避免物理损坏。
二、光纤加速度传感器在航空航天和汽车制造中的应用光纤加速度传感器是通过测量物体的加速度来获取运动状态及振动信息的传感器。
它具有高精度、高灵敏度、抗干扰等特点，在航空航天和汽车制造等领域被广泛应用。
例如，在航空航天领域，光纤加速度传感器可以用于飞行器的振动监测和结构健康监测，从而提高航空器的安全性和稳定性。
在汽车制造领域，光纤加速度传感器可以用于汽车零部件的振动测试和质量控制，从而提高汽车的性能和寿命。
使用光纤加速度传感器的操作指南如下：1. 确保传感器与被测物体之间的连接牢固可靠。
2. 选择适当的测量范围和灵敏度，根据实际应用需求进行调整。
3. 在使用前进行校准，确保传感器的读数准确可信。
4. 避免在高温、高湿等极端环境下使用，以防影响传感器的性能和寿命。
5. 定期进行维护和保养，及时更换损坏或老化的传感器部件。
光纤传感器结构原理及分类
光纤传感器结构原理及分类光纤传感器是一种采用光纤作为传感元件的传感器。
光纤传感器的工作原理是利用在光纤中传输的光所起的作用，通过测量光的参数的变化来实现测量或检测的目的。
光纤传感器具有灵敏度高、抗干扰能力强、体积小和耐腐蚀等优点，在工业、医疗、环境监测等领域有广泛的应用。
光纤传感器的结构主要包括光源、光纤、光纤连接和光纤接收器等部分。
光源产生光信号，通过光纤传输到被测点，然后由光纤接收器接收反射回来的光信号，并将其转换为电信号进行分析和测量。
根据测量的不同参数，光纤传感器可以分为以下几种分类。
1.压力传感器：压力传感器是一种测量液体或气体压力的传感器。
压力传感器利用压力对光纤的传输特性（如弯曲、伸长或挤压）产生的变化来实现测量。
常见的压力传感器有光纤拉曼散射压力传感器和光纤布里渊散射压力传感器等。
2.温度传感器：温度传感器是一种测量温度变化的传感器。
温度能够改变光纤的色散、折射率和长度等特性，通过测量这些变化来实现温度的测量。
常见的温度传感器有光纤布里渊散射温度传感器和光纤拉曼散射温度传感器等。
3.湿度传感器：湿度传感器是一种测量湿度变化的传感器。
湿度对光纤的折射率和损耗等参数产生影响，通过测量这些参数的变化来实现湿度的测量。
常见的湿度传感器有光纤菲涅耳衍射湿度传感器和光纤布里渊散射湿度传感器等。
4.气体传感器：气体传感器是一种测量气体浓度的传感器。
气体的成分和浓度对光纤的折射率、吸收和散射等特性产生影响，通过测量这些参数的变化来实现对气体的测量。
常见的气体传感器有光纤红外吸收气体传感器和光纤光谱吸收气体传感器等。
5.应力传感器：应力传感器是一种测量物体受力变化的传感器。
应力对光纤的拉伸或挤压产生的变形影响光的传输特性，通过测量光纤的变形来实现对应力的测量。
常见的应力传感器有光纤布里渊散射应力传感器和光纤拉曼散射应力传感器等。
除了以上的分类，光纤传感器还可以根据测量原理和传输方式来进行分类。
例如，根据测量原理，光纤传感器可以分为离散光纤传感器和连续光纤传感器；根据传输方式，光纤传感器可以分为点型光纤传感器和线型光纤传感器等。
基于光纤传感技术的压力传感器
基于光纤传感技术的压力传感器随着现代工业的发展，传感器的应用越来越广泛。
传感器是一种可以将物理量转换成电信号或其他形式信号的设备。
而压力传感器是其中一种，广泛应用于汽车工业、军事工业、智能化建筑等领域。
而基于光纤传感技术的压力传感器因其极高的精度，已经成为现代科技发展的重要组成部分。
什么是光纤传感技术？光纤传感技术是指利用光传播特性将物理量转换成光信号并将其测量或传递的技术。
光纤传感技术的优点在于：传输速度快，精度高，稳定性好，噪声小，以及可以进行长距离传输等特点。
而压力传感器作为一种热门传感器，因其能够实时反馈压力变化，被广泛应用于工业、军事和其他领域中。
传统的压力传感器采用电子技术实现，但是随着科技的不断进步，基于光纤传感技术的压力传感器开始逐渐被应用。
基于光纤传感技术的压力传感器的构成与原理基于光纤传感技术的压力传感器通常具有三个主要部分：光源、传感器和光学组件。
在传感器中，光源会将光信号通过光学器件发送至传感器。
传感器内包含一个可以实现被测物理量转换的组件，例如纤维布拉格光栅（FBG）。
当受到外力作用时，FBG会发生形变，导致信号的波长发生变化。
通过检测波长变化，传感器可以实时得知受力状况，从而实现压力的测量。
最后，测量到的光信号会通过光学组件传输至检测器，进行后续处理和分析。
虽然基于光纤传感技术的压力传感器与传统的压力传感器构造之间存在较大差异，但是它们的原理是一致的。
基于光纤传感技术的压力传感器能够实时反馈压力的变化，以达到监测、控制和保护等目的。
下面我们来看一下它的优势。
基于光纤传感技术的压力传感器的优势基于光纤传感技术的压力传感器具有许多优势，这些优势与传统的压力传感器相比具有明显差异：1. 高精度光学信号的测量具有极高的精度，可以实现微小变化的监测。
基于光纤传感技术的压力传感器使用了光栅等高精度的模块，因此可以达到高精度的测量结果。
2. 多信号利用光波长多路分复用技术，多个传感器可以共享同一根光纤的信号传输，从而节省成本。
光纤传感器结构原理及分类
光纤传感器结构原理及分类光纤传感器是利用光信号进行检测和测量的传感器。
它利用光纤的特性，将光信号转化为电信号，通过电信号来实现对被监测对象的检测和测量。
光纤传感器具有很多优点，例如高灵敏度、宽测量范围、抗干扰性强等。
在实际应用中广泛用于工业控制、环境监测、医疗诊断等领域。
1.光源：光源是将电信号转化为光信号的部分，一般采用半导体激光器或发光二极管。
光源发出的光信号经过光纤传输到被测量的目标位置。
2.光纤：光纤是将光信号从光源传输到被测量的目标位置的媒介，一般采用光纤束或光纤缆。
光纤传输中的光信号会受到光纤本身的损耗和传播时延影响。
3.光纤接收器：光纤接收器是将光信号转化为电信号的部分，一般采用光电二极管或光电探测器。
光纤接收器接收到光信号后会将其转化为电信号，并经过信号处理之后得到最终的测量结果。
根据测量原理和应用领域的不同，光纤传感器可以分为多种不同的类型，包括：1.光纤光栅传感器：利用光纤中的光栅结构来实现对光信号的测量和检测。
根据光栅的不同形式，可以分为布拉格光栅传感器、光栅光纤传感器等。
2.光纤干涉传感器：利用光纤中的光干涉效应来实现对光信号的测量和检测。
根据干涉原理的不同，可以分为菲涅尔光纤传感器、迈可逊干涉光纤传感器等。
3.光纤拉曼传感器：利用光纤中的拉曼散射效应来实现对被测量物质的测量和分析。
光纤拉曼传感器可以用于分析物质的组分、浓度、温度等。
4.光纤陀螺仪：利用光纤中的圆坐标光相互作用效应来实现测量物体的旋转和角速度等。
光纤陀螺仪被广泛应用于航空航天、海洋导航等领域。
5.光纤压力传感器：利用光纤中光纤的变形来测量压力的传感器。
光纤压力传感器可以用于测量各种压力、加力、扭矩等。
6.光纤温度传感器：利用光纤中光栅或光干涉效应对温度进行测量和检测。
光纤温度传感器在工业自动化、火力发电等领域有着广泛的应用。
综上所述，光纤传感器结构原理与分类的了解对于实际应用中光纤传感器的选择和设计具有重要意义。
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优点：结构简单、成本低、精度高、易调试等。
一、强度调制光纤压力传感器
消逝波耦合性
原理：根据受抑全
反射原理，当两根 光纤的纤芯相互靠 近到一定距离时,消 逝光波可以从一根 光纤耦合进入到另 一根光纤中去。
优点：灵敏度很高,当两根光纤靠的很近时,即使间隙变化很小(即被测压力
改变量很小),相对输出光强仍有很大的变化。 缺点：这种传感器对光纤端面平整度要求较高,当光纤端面距离增加时,耦 合效率将成指数减小,因此动态范围比较小,不适合压力变化较大的场合。
一、强度调制光纤压力传感器
透射型
原理：在发射光纤与
接收光纤之间放置一 个遮光片,对进入接收 光纤的光束产生一定 程度的遮挡,外界信号 通过控制遮光片的位 移来制约遮光程度,实 现对进入接收光纤的 光强进行调制。
优点：灵敏度高，线性度好。
一、强度调制光纤压力传感器
反射型
原理：利用弹
性模片在压力作 用下变形从而调 制反射光功率信 号,压力的大小 与发射光的强度 成一定关系。
ＦＢＧ称重原理图
2.2 矿用光纤液压传感器
工作原理： 当上部通道传
入压强时 , 此装置中部活塞 向下运动 , 通过触点使得双 拱型悬臂梁发生形变。此时 粘贴在悬臂梁一侧的ＦＢＧ 会受到径向应力的作用。通 过有限元分析悬臂梁的受力 不均匀 , 从而ＦＢＧ变为了 啁啾光纤光栅 , 这就会导致 ＦＢＧ反射波谱宽的增加。
光纤压力传感器的应用
1.光纤压力传感器在称重领域应用研究 2.光纤压力传感器在煤矿中的应用研究
3.光纤压力传感器在原油开采中的应用研究
1. 光纤压力传感器在称重领域的研究
研究背景：称重领域是光纤压力传感器应用的一个方向 ,目前主要集
中于动态称重方面的研究。动态称重指在汽车运动状态下称出其质量， 利用光纤压力传感器进行称重已成为目前动态称重研究的重点。
优点：精度高、大量程测量分辨率高、抗干扰能力强、测量结果具有很好
重复性,因此常用于温度、压力和液体高度等的测量。
五、分布式光纤压力传感器
基于OTDR的分布式压力传感器
原理：当钢丝绳受轴向应力
作用而被拉伸时,光纤也一起 跟着被拉紧,并贴敷在绳索上 ,从而光纤产生侧向变形。另 外随着钢绳的纵向拉长,其直 径将不断减小,同时它对光纤 产生的微弯曲率脉冲峰值、 宽度将分别增大和减小,这样 就造成光纤的光功率损耗,建 立损耗与应变的关系,从而测 量出应变量的大小。
双拱型结构ＦＢＧ压力传感装置结构和外型图
3.光纤压力传感器在原油领域的研究
研究背景：伴随新的技术的采用，也
给用于提供井下地球物理信息的传感器 提出了更加苛刻的要求。因此，对油藏 和石油井下的一些关键的物理参数以及 他们随着时间和空间的变化实时、在线 的测量和监测就变得非常重要。比如对 于海上油田，许多超深油井下的压强高 达近百MPa，对传感器的工作压力范围 也提出了极高的要求。
绞合式光纤在称重领域的研究
工作原理：通过干涉测量技术，相 位调制型光纤压力传感器测量光纤 内传播的光波相位在压力作用下发 生的变化。该技术用在称重领域通 过测量压力后转换为质量。
实例： 2005 年，袁申芳等人设计了 一套基于迈尔讯干涉仪动态称重系 统。如有图所示将干涉仪的测量光 纤铺设在一块钢板上。当有压力作 用在钢板上时，干涉仪输出信号会 发生变化，通过测量输出信号的变 化进行称量。该称重系统结构简单， 价格低，可为许多实际应用提供更 高精度需求。
一、强度调制光纤压力传感器
微弯型
原理：当齿形板受
外部扰动时,光纤的 微弯程度随之变化, 从而导致输出光功 率的改变,通过光检 测器检测到的光功 率变化来间接地测 量外部压力的大小 。
优点：结构简单,容易装配,造价低。 缺点：传感器的微弯结构周期要求严格,因此机械设计相当复杂,另外加速度
效应也会使其性能恶化。
光纤F-P腔
谢谢老师！ 谢谢同学们！ 请给予指导和意见
时, 光谱仪接收到的光纤光栅布 拉格反射光谱具有单一的反射峰 ; 当载荷增加到一定程度时 , 在光 谱仪中看到反射光谱逐渐变宽、 幅值逐渐减小, 直至出现两个峰 值, 随外界载荷的增加, 反射峰 向波长方向移动, 并伴随着两个 反射峰彼此越发分离。再通过保 偏分束器将两个反射波峰分离开, 进入功率探测器就可以实现简单 的光纤光栅反射光谱的解调。
发展趋势：光纤传感测井技术是近年
来国内外石油企业一直非常关注的测井 技术，有着非常广阔的应用前景。现在 普遍采用的电子式压力计，已满足不了 测试需要，必须采用适用于高压环境的 光纤式压力监测系统。因此、其市场空 间是巨大的。
3.1 油井下光纤压力传感器
基本原理： 光纤压力传感器系
统的核心器件是由在一根光纤 端部相邻串联的一个光纤 F-P 腔 压力传感元件构成。其中光纤 压力传感器采用非本征 F-P 干涉 仪作为压力传感元。 F-P 干涉仪 （又叫 F-P 腔）的基本结构是两 个平行的平面反射镜，光经过 反射镜时会在两个反射镜之间 发生多次反射，经历不同反射 次数的光束之间会发生干涉效 应，而干涉光谱特征与两个反 射镜之间的距离有确定的对应 关系。
封装好的动态称重传感器
1.2 强度调制型光纤压力传感器在称重领域的研究
工作原理： 采用传感光纤与
一根横截面为圆形的均匀细 线绞合的办法使光纤产生一 个预弯曲，在光纤受力时， 曲率会发生变化，从而使光 纤的损耗值也发生变化，其 结构如图所示，该力一案可 通过 OTDR 技术或正向光功率 测量技术测量光纤弯曲损耗。
Mach-Zehnder干涉式光纤压力传感器
原理：光纤内传播
的光波相位在压力的 作用下发生变化,通 过干涉测量技术把相 位变化转换为光强变 化,从而检测出待测 的压力值。
优点：体积小,并且制造成本较低，灵敏度高。
四、波长调制光纤压力传感器
光纤光栅压力传感器
原理：光纤布拉格光栅贴在
形变体上,当压力加在被测物 体上时,形变体受到外界压力 产生形变,光纤光栅的有效折 射率和光纤周期都将发生变 化,光源发出的宽带光经发生 形变的光纤光栅反射,布拉格 波长产生移位,通过光谱仪测 量反射光的光谱,根据公式可 得到压力的大小。
光纤压力传感器
主要内容
一、光纤传感技术概念 二、光纤压力传感器分类
三、光纤压力传感器的应用
光纤传感技术概念
光纤传感技术
伴随着光导纤维及光纤通信技术的发展而迅速发展起来的一种以光为载体, 光纤为媒质,感知和传输外界信号(被测量)的新型传感技术。当这种外界信号为 压力时,即构成光纤压力传感器。光纤压力传感器作为一种新型的传感器 ,与传 统的压力传感器相比体积小、重量轻,具有电绝缘性、不受电磁干扰、可用于易 燃易爆的环境中等优点,另外还可以构成光纤分布式压力传感器 ,对桥梁、大坝 等进行健康状况的实时监测。
基于迈尔讯干涉仪动态称重系统
1.4 波长调制型光纤压力传感器在称重领域的研究
工作原理： 根据光纤光栅的中心
波长漂移特性，利用光纤光栅进行 压力测量的实验基本方案如图。透 射型和反射型光纤光栅压力传感器 都需进行波长解调而得到压力值。 在进行称重实验时，多用将光纤光 栅贴在形变体上的方法。研究人员 一般采用承重梁模型或悬臂梁模型， 光纤光栅被平行或垂直的贴在承重 梁上，当车辆通过时，光纤光栅受 到拉伸或压缩 ! 通过解调波长得到 车辆的质量。
基本原理：压力(应力)是光纤光栅传感器的主要检测量之一 , 压力(应力)的
变化可被光纤光栅传感器直接感知。而压力(应力)在不同场合表示不同的物理 量, 煤矿中很多和压力(应力)有关的参数都可由光纤光栅传感器感知测量。
应用：矿用光纤称重传感器、矿用光纤液压传感器等。
2.1 矿用光纤称重传感器
工作原理： 没有施加载荷作用
应用：光纤压力传感器包括强度调制型、相位调制型及波长调制型。
1.1 强度调制型光纤压力传感器在称重领域的研究
基本原理：当光
纤弯曲时，在光纤 中传输的导行模会 在弯曲点变为辐射 模，损耗掉部分光 功率，光功率的损 耗值与待测压力具 有一定关系，通过 测量光功率可得到 待测压力。
光纤加强材料和光纤光栅组成的传感器
光纤光栅压力传感器
2.光纤压力传感器在煤矿领域的研究
研究背景： 鉴于国内煤炭安全问题频出 , 煤矿安全监控行业也逐渐被人们所
重视, 先进而可靠的监控技术可以极大的提高和保障煤矿安全生产能效 , 并且 可以预测或预警事故的发生。光纤传感具有本质安全、耐腐蚀、漂移小、灵敏 度高、使用寿命长并且便于与光纤环网通信系统融合等一系列独特优势 , 已广 泛应用于油井、电力、建筑等高危行业。同时光纤传感器也非常适用于煤矿井 下单点或多点多参数检测, 是煤矿安全监控的理想选择。
二、频率调制光纤压力传感器
频率调制光纤压力传感器
原理：硅谐振器在
调制光的激励下以固 有频率振动,当压力 影响了硅谐振器的频 率后,通过检测频率 的变化就可以得到压 力的大小。
优点：测量精度高,抗干扰能力强,采用频率输出,属于数字式传感器,省掉
了模数转换环节,具有广泛的应用前景。
三、相位调制光纤压力传感器