光纤传感器的综述
光纤传感器
光纤传感器光纤传感器技术在现代科技领域中扮演着重要的角色。
本文将介绍光纤传感器的原理、应用领域以及未来发展趋势。
光纤传感器是一种利用光纤输送光信号并将其转换为传感信号的装置。
其工作原理基于光纤的光学特性，利用光的传输和反射来检测物理量的变化。
光纤传感器可以实现高灵敏度、高分辨率、快速响应和远程感知等特点，因此在许多领域得到广泛应用。
一种常见的光纤传感器类型是光纤光栅传感器。
光纤光栅传感器利用光栅的干涉效应来实现对物理量的测量。
光栅是将光纤纤芯中周期性的折射率变化引入的装置，在光的传播过程中形成干涉。
当光栅受到外界物理量的作用时，其折射率发生变化，从而引起干涉的变化，进而实现对物理量的检测。
光纤传感器的应用领域非常广泛，其中之一是环境监测领域。
光纤传感器可以用于测量温度、湿度、压力等环境参数，用于监测大气污染、水质污染、土壤质量等环境指标。
通过将光纤传感器网络部署在不同地点，可以实现对环境状况的实时连续监测，为环境保护提供重要数据支持。
另外，光纤传感器在基础设施安全领域也起着关键作用。
例如，光纤传感器可以应用于石油管道、天然气管道、电力输电线路等重要设施的监测和安全保护。
通过光纤传感器可以实现对温度、压力、振动等参数的监测，及时发现异常情况并采取措施，避免事故的发生。
光纤传感器还在医疗领域发挥着重要作用。
例如，在手术中，医生可以使用光纤传感器来监测患者的生命体征，如心率、血压等，并及时作出反应。
此外，光纤传感器还可以用于光学成像，如光纤内窥镜等，帮助医生进行精确的病灶检测和治疗。
未来，光纤传感器技术有望进一步发展。
一方面，随着光纤技术的不断革新，光纤传感器的性能将得到进一步提升。
例如，光纤传感器的灵敏度和分辨率将更高，响应速度将更快，从而满足更多领域对传感器的需求。
另一方面，光纤传感器的应用范围也将不断扩大，如在机器人技术、智能交通、航空航天等领域的应用都将成为可能。
这些发展将进一步推动光纤传感器技术的应用和创新。
光纤传感器的特点和工作原理
光纤传感器的特点和工作原理1.高灵敏度：光纤传感器能够接收到非常微弱的光信号，并将其转化为电信号进行数据处理。
这种高灵敏度使得光纤传感器可用于检测微小的变化和测量精细的物理量。
2.抗干扰性强：光纤传感器的光信号传输过程中不受电磁干扰的影响，使其具有较高的抗干扰性能。
与其他传感器相比，光纤传感器更适用于恶劣环境或强电磁干扰的场景。
3.长距离传输：光纤传感器光信号可以在长距离内传输而不损失信号质量，通常达到数公里甚至数十公里以上。
这使得光纤传感器适用于需要远距离传输的应用，如油井测量和风力发电等。
4.多通道传感：光纤传感器可以通过利用光纤束分光器将光信号分离为多个通道，从而可以同时监测多种物理量。
这种多通道传感方式使得光纤传感器在复杂环境下能够实现多参数的测量。
5.可编程性强：光纤传感器的灵活性较高，可以通过编程实现不同物理量的测量和检测。
这种可编程性使得光纤传感器可以应用于不同领域的需求，如工业自动化、医疗检测和环境监测等。
1.光源发出光信号：光源通常是一种辐射能量较高的光发射器，如激光器、发光二极管等。
光信号从光源中发出，并进入光纤。
2.光信号在光纤中传播：光信号经过光纤中的全反射现象进行传输。
光纤外部环境的变化会引起光信号的相位、强度和频率等发生变化。
3.光信号与环境变化相互作用：当光信号遇到光纤的外表面或内部材料时，会发生干涉、散射、吸收等与环境变化相关的效应。
这些效应会改变光信号的特性，进而实现对环境变量的测量。
4.光检测器检测光信号：光检测器通常是一种能够将光信号转化为电信号的器件，如光电二极管、光敏电阻等。
光检测器接收光信号并将其转化为电信号，供后续的信号处理和数据分析。
5.信号处理和数据分析：光纤传感器中的电信号经过信号处理和数据分析，得到我们所需的物理量或信息。
这些处理方法可以根据具体的应用需求进行选择和优化，以实现精确的测量和监测。
总之，光纤传感器具有高灵敏度、抗干扰性强、长距离传输、多通道传感和可编程性强等特点。
光纤传感器的特点和工作原理
光纤传感器的特点和工作原理一、光纤传感器的特点：1.高灵敏度：光纤传感器可以实现高灵敏度的测量，在微小尺度下可以检测到微小变化，并将其转化为电信号输出。
2.多功能性：光纤传感器可以根据不同的应用需求进行设计和选择，可以实现温度、压力、形变、位移、流速、振动等多种物理量的测量和监测。
3.抗干扰性强：由于光纤传感器采用光学原理进行测量，光信号不易受到电磁干扰的影响，从而大大提高了传感系统的稳定性和抗干扰性。
4.远距离传输：光纤传感器的传输距离可以达到几公里，甚至更远，可以满足从传感位置到控制中心的长距离传输需求。
5.抗腐蚀性强：光纤传感器中的光缆材料一般为二氧化硅或光纤增强复合材料，具有抗腐蚀性、耐高温性和强韧性，适用于恶劣环境下的测量和监测。
6.体积小、重量轻：由于光纤传感器使用光学器件作为传感元件，所以整个传感器可以做得非常小巧轻便，便于安装和携带。
7.高精度：光纤传感器可以实现高精度的测量和检测，可以满足高要求的科研和工业应用。
二、光纤传感器的工作原理：1.光源：光源一般采用激光器、发光二极管或白炽灯，产生一束光信号。
2.传输介质：传输介质即为光纤，光纤由高折射率的芯心和低折射率的包层组成。
光信号会在光纤中以全内反射的方式传输。
3.光接收器：光接收器一般采用光电二极管或光电倍增管，用于接收光信号并将其转换为电信号输出。
当光纤传感器用于测量物理量时，会根据物理量的不同使用不同的传感技术。
例如，当光纤传感器用于温度测量时，可以使用基于热敏特性的传感技术，即通过测量光纤材料的热传导特性来推断温度的变化。
当光纤传感器用于压力测量时，可以使用基于光纤的布拉格光栅技术，即通过载荷的作用使光纤纳米尺度的周期结构发生畸变，进而引起光纤波导特性的变化，从而实现压力的测量。
总之，光纤传感器的工作原理是利用光学原理将待测物理量转化为光信号，然后通过光接收器将光信号转化为电信号输出，从而实现对物理量的测量和检测。
由于光纤传感器具有高灵敏度、多功能性、抗干扰性强、远距离传输、抗腐蚀性强、体积小、重量轻和高精度等特点，因此在各个领域都得到了广泛的应用。
光纤传感器简介
total T K
2 neff
（3）
K 1
P 12 P 11 P 12 2
（4）
式中： ε 为轴向应变，total 为应变和温度引起测量光栅的波长漂移量，T 为温度补偿光栅的波长漂移量，
K 为 FBG 的应变灵敏度系数。
4
轴 向 测 量 光 栅
6
3.3 光纤铺设方法
为了使光纤准确反映被测构筑物的应变状态，必须使光纤与构筑物同步变形。为了确保这一点，光纤 铺设的方法目前主要有两种：一种是用专用或特制的粘结剂将光纤粘贴在被测构筑物上，这种方法主要用 于已建构筑物的监测；另一种是将光纤植入构筑物中如钢筋混凝土中，这种方法主要用于在建构筑物及其 竣工后的安全质量监测。 光纤铺设的另外一个方面是采用何种方式进行铺设。根据构筑物整体和局部变形等特点以及监测仪器 的距离分解度，可采用不同的铺设方式，这里介绍 2 种： （1）全面接着铺设：将光纤拉直后，用粘结剂将光纤完全贴附在结构物上。 ，由于拉直的光纤与结构 物紧密相联， 因此可以确保它的应变与构筑物保持同步， 这种方法主要用于构筑物整体变形的监测 （见图 6） 。 （2）定点接着铺设：将光纤拉直、微微受力绷紧后，按一定的间隔定点粘着在构筑物上。一旦构筑物 沿光纤方向拉伸或收缩，两点之间的光纤即发生变形，从而测得构筑物在两点间的变形情况。此种铺设方 式主要用于构筑物局部变形的监测（见图 6） 。
入射光 反射光 包层 纤芯 透射光
栅格周期 入射光谱 透射光谱 反射光谱
光 功 率
波长
光 功 率
波长
光 功 率
波长
图 2 光纤 Bragg 光栅传感原理图 FBG 类似于波长选择反射器，当一束宽光谱光 λ（如图中的入射光）经过光纤光栅时，满足 Bragg 衍射 条件的入射光（波长为 λB，如图中的反射光）在 FBG 处被反射，其它波长的光会全部穿过而不受影响。反 射光的中心波长 λB 与光栅的折射率变化周期 Λ 和纤芯有效折射率 neff 有关。当光纤光栅的应变或温度发生 变化时，将导致光栅周期 Λ 和有效纤芯折射率 neff 产生变化，从而产生光栅布拉格信号的波长漂移 ΔλB，通 过监测布拉格波长 λB 的变化情况，即可获得测点上光纤光栅的应变或温度的变化状况。一般地，在温度和 应变同时变化的情况下，光纤光栅波长漂移 ΔλB 与应变和温度的关系如下：
光纤传感器的详询介绍
光纤传感器的详询介绍光纤传感器（fibre sensor）的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质发生变化，成为被调制的信号光，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。
光纤传感器的优点是与传统的各类传感器相比，光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质，具有光纤及光学测量的特点，有一系列独特的优点。
光纤传感器可用于位移、震动、转动、压力、弯曲、应变等的测量。
光纤传感器是伴随着光纤及光纤通信技术的发展而逐步形成的一种新型传感器。
光纤传感器耐腐蚀、对介质的影响小、具有很强的抗电磁干扰能力，与传统的各类传感器相比，光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质，具有光纤及光学测量的特点，这一新技术近年来在我国诸多领域得到了广泛的应用。
特点1因反射体中使用了棱镜，所以与通用的反射型光控传感器器相比，其检测性能更高、更可靠2 与分离式光控传感器相比，电路连接更简单容易。
3子母扣嵌入式的设计，安装更为简单用途1用于测检复印机、传真机、打印机、印刷机等的纸张通过/剩余状况2检测自动售贺机、金融终端有关的设备、点钞机的纸币、卡、硬币、存折等的通过情况3原理编辑光纤传感器的基本工作原理[3]是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等）发生变化，称为被调制的信号光，再过利用被测量对光的传输特性施加的影响，完成测量.1.光纤的结构2.光纤的传光原理3.光纤传感器工作原理[4]（1）功能型——利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成（2）传光型——光纤仅仅起传输光的作用，它在光纤端面或中间加装其它敏感元件感受被测量的变化。
光纤传感器的测量原理有两种。
（1）物性型光纤传感器原理，物性型光纤传感器是利用光纤对环境变化的敏感性，将输入物理量变换为调制的光信号。
光纤传感器综述之微纳光纤
E Asint
A-电场E的振幅矢量；ω-光波的振动频率；
φ-光相位；t-光的传播时间。
只要使光的强度、偏振态(矢量A的方向)、频率和相
位等参量之一随被测量状态的变化而变化，或受被测量
调制，那么，通过对光的强度调制、偏振调制、频率调
制或相位调制等进行解调，获得所需要的被测量的信息。
（ 1 ) 短周期光纤光栅 （FBG）
传输方向相反的模式之间发生耦合，属于反射型带通滤波器
光强
入射光谱 反射光谱
光强
透射光谱
光强
2. 长周期光纤光栅（LPFG）
纤芯基模和同向传输的各阶包层模之间的耦合，耦合到包层中后传输 一段距离后，由于散射转化为辐射膜衰减掉，而无后向反射，属于透射 型带阻滤波器。
通过在MNF中写入布拉格光纤光栅，利用MNF的倏逝波传输的 特性，进一步提高FBG的灵敏度。
MNF的应用
（1）M-Z干涉仪
（2）谐振器
MgF2衬底上的氧化硅微 纳光纤MZI的光学显徽镜 照片图中两根氧化硅镦纳 光纤的直径均约lum。
结型knot微环谐振器
圈形loop微环谐振器
双环并联型微环谐振器
光纤传感器之 微纳光纤
第一节 光纤传感器的综述 第二节 光纤光栅与光子晶体光纤的发展 第三节 微纳光纤
1
第一节 光纤传感的综述
光纤传感器(OFS Optical Fiber Sensor) 是20世纪 70年代中期发展起来的一种基于光导纤维的新型传感 器。
它是光纤和光通信技术迅速发展的产物，它与以 电为基础的传感器有本质区别。光纤传感器用光作为 敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。
3.11.3光纤传感器
如使光线在内芯与包层界面上产生全反射，应 =90。此时全反射临界角记作c： n0 sin n1 sin
n1 sin n2 sin
现代测试技术
只有保证c，才能发生全反射，并在光纤内芯 中反复逐次反射，直至传播到另一端面。 arcsin n2 c n1 显然，光线自光纤端部射入，其入射角必须满足一 定的条件才能使折射入光芯的光线满足光纤传输的全反 射条件。
压力、应变、位移、速度、加速度、磁、电、声和PH值等各
种物理量的测量, 具有极为广泛的应用前景。
现代测试技术
光导纤维
它与常规的传感器相比具有许多优点：抗电磁干扰能力、 灵敏度高、几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意 形状的光纤传感器，可以用于高压、电气噪声、高温、腐 蚀或其他的恶劣环境。
现代测试技术
2 2 NA= sin c n1 n2
现代测试技术
c为光线最大入射角。NA是标志光纤接受能力的重要参
数，无论光源发射功率多大，只有2c张角内的光能被光 纤接受传输。在2c张角之外的光线将从包层中逸出，产
生漏光而最终消失，无法沿光纤传输。
现代测试技术
数值孔径反映纤芯接收光量的多少。其意义是: 无
现代测试技术
光纤工作的基础是光在光纤界面内产生全反射传播。由折 射定律（Snell定律）：
n0 sin n1 sin n1 sin n2 sin
sin n1 sin n2 , sin n0 sin n1
现代测试技术
n2 n1 sin c n2 arcsin c n1
光纤传感器可以分为两大类: 一类是功能型（传感型）传 感器; 另一类是非功能型（传光型）传感器。功能型传感器是 利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件, 被测量对光纤内传 输的光进行调制, 使传输的光的强度、相位、频率或偏振态等 特性发生变化, 再通过对被调制过的信号进行解调, 从而得出 被测信号。非功能型传感器是利用其它敏感元件感受被测量 的变化, 光纤仅作为信息的传输介质。 光纤传感器所用光纤有单模光纤和多模光纤。单模光纤 的纤芯直径通常为2~12 μm, 很细的纤芯半径接近于光源波长 的长度, 仅能维持一种模式传播, 一般相位调制型和偏振调制 型的光纤传感器采用单模光纤; 光强度调制型或传光型光纤传 感器多采用多模光纤。
光纤传感器的原理和应用
光纤传感器的原理和应用光纤传感器是一种利用光纤作为传感器的基础元件，通过光的波导和传输特性来感知和测量环境参数的器件。
它具有高灵敏度、宽测量范围、抗干扰能力强等特点，在工业、医疗、环境监测等领域有广泛的应用。
本文将详细介绍光纤传感器的工作原理以及其在不同应用领域中的具体应用。
一、光纤传感器的工作原理光纤传感器的工作原理基于光的传输和波导特性。
它利用光纤的高折射率和内部的光波导效应，将入射的光信号沿着光纤进行传输，并通过测量光信号的改变来获得环境参数的相关信息。
1. 光纤传感器的结构光纤传感器由光纤、光源、检测器和信号处理器组成。
光源产生光信号，通过光纤传输到检测器上，检测器接收到光信号并转换为电信号，再经过信号处理器进行放大、滤波和数字化处理。
2. 光纤的传输特性光纤传感器利用光纤的传输特性进行环境参数测量。
一般来说，光纤的折射率会随着环境参数的变化而改变，例如温度、压力、应变等。
通过测量光信号在光纤中的传播时间、相位差、幅度变化等参数，可以确定环境参数的数值。
3. 光纤传感器的工作原理光纤传感器根据不同的测量原理可以分为多种类型，例如光纤布拉格光栅传感器、光纤衍射光栅传感器、光纤受限传感器等。
这些传感器利用光纤的特殊结构和波导特性，通过测量光信号的衰减、干涉、散射等变化来获得环境参数的相关信息。
二、光纤传感器的应用光纤传感器具有高灵敏度、快速响应、抗干扰能力强等优势，在多个领域中得到了广泛的应用。
1. 工业应用光纤传感器在工业领域中被广泛应用于压力、温度、湿度等参数的测量。
例如，光纤布拉格光栅传感器可以用于监测桥梁、管道等结构的应变变化，以及测量机械设备中的应力分布情况。
光纤传感器还可以用于燃气、液体等介质的检测和监测。
2. 医疗应用光纤传感器在医疗领域中的应用较多，例如用于血氧饱和度监测、生物体内脉搏测量、呼吸检测等。
由于光纤传感器具有非接触式测量的特点，可以大大提高患者的舒适度和安全性。
3. 环境监测光纤传感器在环境监测中起到重要的作用。
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现代传感器论文题目：光纤传感器综述******学院：物理与机电工程学院系：机电系专业：精密仪器与机械年级：2013级学号：**************指导教师：吴德会老师2014 年2月18日光纤传感器综述[摘要] 光纤传感器是一种有广泛应用前景的新型传感器。
本文对光纤传感器的原理、特点、分类和发展历程进行了详细综述，介绍了光纤温度传感器、光纤陀螺仪这两种典型光纤传感器的应用，指出了这类光纤传感器在应用过程中存在的问题，并提出光纤传感器今后的发展趋势, 为光纤传感器的深入研究提供了有益参考。
[关键词]：光纤传感器原理特点发展历程发展趋势一、引言传感器在当代科技领域及实际应用中占有十分重要的地位，各种类型的传感器早已广泛应用于各个学科领域。
近年来，传感器朝着灵敏、精巧、适应性强、智能化和网络化方向发展。
光纤传感技术是20世纪70年代末新兴的一项技术［1］，在全世界成了研究热门，已与光纤通信并驾齐驱。
光纤传感器作为传感器家族的一名新成员，由于其优越的性能而备受青睐，其具有体积小、质量轻、抗电磁干扰、防腐蚀、灵敏度高、测量带宽、检测电子设备与传感器可以间隔很远等优点，优良的性能使得光纤传感器具有广泛的应用前景。
本文从光纤传感器的基本原理及特点、光纤传感器的发展历程、光纤传感器的分类及应用原理、光纤传感器的应用及存在问题以及光纤传感器的发展趋势五大方面对光纤传感器进行介绍。
二、光纤传感器的基本原理及特点光纤( Optical Fiber) 是光导纤维的简称，光纤的主要成份为二氧化硅，由折射较高的纤芯、折射率较低的包层及保护层组成。
纤芯为直径大约0.1 mm 左右的细玻璃丝，把光封闭在其中并沿轴向进行传播的导波结构。
光纤传感器的发现起源于探测光纤外部扰动的实践，在实践中，人们发现当光纤受到外界环境的变化时，会引起光纤内部传输光波参数的变化，而这些变化与外界因素成一定规律，由此发展出光纤传感技术。
2.1基本原理图 1 是光纤传感器的原理结构图。
光纤传感器通常由光源、传输光纤、传感元件或调制区、光检测等部分组成。
众所周知，描述光波特征的参量很多，如光强、波长、振幅、相位、偏振态和模式分布等，这些参量在光纤传输中都可能会受外界影响而发生改变，特别如温度、压力、振动、弯曲以及化学量和生物化学量等对光路产生影响时，都会使这些参量发生相应变化。
光纤传感器就是利用这些参量随外界因素变化的关系来检测各相应物理量的大小[2]。
图1 光纤传感器原理结构2.2 特点与传统的传感器不同，光纤优良的物理化学、机械以及传输性能，使光纤传感器具有一系列独特的优点。
(1)灵敏度高：由于光是一种波长极短的电磁波，通过光的相位便得到其光学长度。
以光纤干涉仪为例，由于所使用的光纤直径很小，受到微小的机械外力的作用或温度变化时其光学长度要发生变化，从而引起较大的相位变化。
假设用10米的光纤，l℃的变化引起1000ard的相位变化，若能够检测出的最小相位变化为0.01ard，那么所能测出的最小温度变化为l0℃，可见其灵敏度之高。
(2)抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全：由于光纤传感器是利用光波传输信息，而光纤是电绝缘、耐腐蚀的传输媒质，同时安全可靠，因此光纤传感器可以方便有效地用于各种大型机电、石油化工、矿井等强电磁干扰和易燃易爆的恶劣环境中。
(3)测量速度快：光的传播速度快且能传送二维信息，因此可用于高速测量。
当信号的分析具有极高的检测速率要求时，应用电子学的方法往往难以实现，此时利用光衍射现象的高速频谱分析便可解决问题。
(4)信息容量大：被测信号以光波为载体，而光的频率极高，所容纳的频带很宽，且同一根光纤可以传输多路信号。
(5)适用于恶劣环境：光纤是一种电介质，耐高压、耐腐蚀、抗电磁干扰，可用于其它传感器无法适应的恶劣环境中。
此外，光纤传感器还具有质量轻、体积小、可绕曲、测量对象广泛、复用性好、成本低等特点。
三、光纤传感器的发展历程1989年美国布朗大学的Mendez等人[3]首先提出了将光纤传感器用于钢筋混凝土结构和建筑检测的可能性之后，美国，加拿大，英国，德国，日本，瑞士等国纷纷将光纤传感技术应用于桥梁等建筑物的安全监测；加拿大的Beddington Trail大桥是最早使用光纤光栅传感器进行测量的桥梁之一，16个光纤光栅传感器贴在预应力混凝土支撑的钢增强杆和炭纤复合材料筋上，对桥梁结构进行长期监测[4]；近年来以加拿大渥太华大学和瑞士联邦工学院为代表的分布式布里渊光纤传感技术(BOTDA/BOTDR)成为研究的热点[5-6],已广泛应用于石油管道市政工程电力电线等安全在线监测。
90年代初我国开始了光纤传感技术的应用研究，清华大学，同济大学，重庆大学，哈尔滨工业大学，武汉理工大学等院校已对光纤光栅传感器应用于桥梁检测进行了大量研究，并进行了一些工程应用，取得了较好的效果，而且武汉理工大学在光纤光栅解调仪的研发上取得了很大成功[7-9]，其主要技术参数达到国际同类产品的水平；2003年6月同济大学主持的卢浦大桥健康检测项目中，采用了光纤光栅传感器用于检测大桥在各种情况下的应力应变和温度变化情况，该项成果还在东海大桥结构健康监测系统设计中得到了体现[10]；南京大学主要对布里渊光时域反射(BOTDR)技术的工程应用进行了大量的研究工作[11]，并在玄武湖隧道监测项目中取得了较好的效果；中国计量学院主要研发喇曼光时域反射ROTDR技术，目前产品已经在国内多家单位应用，其主要性能指标达到国际先进水平。
四、光纤传感器的分类及应用原理4.1 分类光纤传感器是利用光在光纤中传播特性的变化来检测它所受到的环境变化，通过被测物理量的变化来调制波导中的光波，使光纤中的光波参量随被测物理量的变化而改变，从而求得被测信号的大小。
根据调制区与光纤的关系，可将调制分为三大类。
一类为功能型调制，调制区位于光纤内，外界信号通过直接改变光纤的某些传输特征参量对光波实施调制，又称传感型光纤传感器，利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤(或特殊光纤)作传感元件，将“传”和“感”合为一体的传感器。
光纤不仅起传光作用，而且利用光纤在外界因素(弯曲、相变)的作用下，其光强、相位、偏振态等光学特性的变化来实现“传”和“感”的功能。
此外，传感器中光纤是连续的，由于光纤连续，增加其长度，可提高灵敏度。
一类为非功能型调制，调制区在光纤之外，外界信号通过外加调制装置对进入光纤中的光波实施调制，又称为传光型光纤传感器，光纤仅作为传播光的介质，对外界信息的“感觉”功能是依靠其它功能元件来完成的。
此类传感器中的光纤是不连续的，其间有中断，中断的部分要接上其他介质的敏感元件。
调制器可能是光谱变化的敏感元件或其他敏感元件。
光纤在传感器中仅起传光作用。
传光型光纤传感器主要利用已有的其他敏感材料，作为其敏感元件，这样可以利用现有的优质敏感元件来提高光纤传感器的灵敏度。
传光型光纤传感器占据了光纤传感器的绝大多数。
另一类为拾光型光纤传感器，该类传感器用光纤作为探头，接收由被测对象辐射的光或被其反射、散射的光。
其典型例子如光纤激光多普勒速度计、辐射式光纤温度传感器等。
光纤传感器按被测对象，又可分为光纤温度传感器、光纤位移传感器、光纤浓度传感器、光纤电流传感器、光纤流速传感器等。
光纤传感器所用光纤有单模光纤和多模光纤。
单模光纤的芯径通常为5-10μm，很细的纤芯半径接近于光源波长的长度，仅能维持一种模式的传输，一般相位调制型和偏振调制型的光纤传感器采用单模光纤；光强度调制型或传光型光纤传感器多采用多模光纤为了获得适宜的灵敏度，可将普通光纤增敏或者去敏，为了满足特殊需求还专门研制了保偏光纤、低双折射光纤、高双折射光纤等。
光纤传感器按被调制的光波参数不同又可分为强度调制光纤传感器、相位调制光纤传感器、偏振调制光纤传感器和波长调制光纤传感器。
下面介绍这几种光纤传感器的应用原理及其基本特点。
4.2 应用原理4.2.1光强调制型[12]这是一种利用被测量的变化引起光纤中的光强发生变化的光纤传感器。
能够引起光纤中光强发生变化的因素有: 改变光纤的微弯状态, 改变光纤对光波的吸收特性, 改变光纤包层的折射率。
下面分别讨论利用以上三个因素制成的光强调制型光纤传感器的应用原理。
（1）改变光纤的微弯状态利用微弯效应制成的光纤位移传感器的原理如图2。
它是利用多模光纤在受到弯曲时, 一部分纤芯模式能量会转化为包层模式能量这一原理，可通过测包层模式能量的变化来测量位移。
例如: 利用这一原理制成的光纤报警器, 其基本原理是光纤呈弯曲状织于地毯中，当有人站在地毯上时,地毯弯曲状加剧,引起光纤光强变化，产生报警信号。
研制这类传感器的关键在于确定变形器的最佳结构, 最佳结构一般通过实验确定。
图2 光纤位移传感器的原理图（2）改变光纤对光波的吸收特性X 射线和C射线会使光纤材料的吸收损耗增加，从而使光纤输出功率减小。
利用这一原理可以制成光纤辐射传感器，用于核电站大范围的监测。
与此类似的还有光纤紫外光传感器。
紫外光照射会使光纤激发荧光, 由荧光强弱探测紫外光强。
这一类传感器的关键是要制作特殊光纤。
（3）改变光纤包层的折射率图3是一种全内反射光纤传感器原理图。
它的光纤端面的角度被磨成恰好等于临界角。
从纤芯输入的光将从端面全反射, 经反射镜再沿原路返回输出。
当被测参量(折射率、浓度、温度等)发生变化时, 光纤端面包层的折射率也发生变化,全反射的条件被破坏, 因而输出光强下降。
由此原理可制成光纤液体浓度传感器, 光纤折射率计等。
图3 全内反射光纤传感器原理图4.2.2相位调制型[12]这类传感器的基本原理是利用被测参量对光学敏感元件的作用，使敏感元件的折射率、传感常数或光强发生变化,从而使光的相位随被测参量而变, 然后用干涉仪进行解调,即可得到被测参量的信息。
用以上原理制成的光纤干涉仪可测量地震波、水压、温度、加速度、电流、磁场等, 并可检测液体、气体的成分。
这类光纤传感器的灵敏度很高, 传感对象广泛,但是需要特种光纤。
图4是 Michelson光纤干涉仪, 它利用一个光纤定向耦合器构成双光束干涉仪, 两光纤之一为参考臂, 另一为传感臂。
被测参量的变化可直接引起干涉仪中传感臂光纤的长度和折射率发生变化, 从而引起光纤中光波相位的变化。
若把磁致伸缩材料或压电材料固定在传感臂上, 则可利用它们对光纤引起的压力变化来测量弱磁场或弱电场。
若在传感臂上镀上金属薄膜, 则可利用电流的热效应来测量电流。
图4 Michelson光纤干涉仪4.2.3偏振态调制型[12]被测参量可使光纤中光波的偏振态发生变化, 检测该种变化的光纤传感器称为偏振态调制型。
最典型的是测量大电流用的光纤电流传感器。
基本原理是利用光纤材料的法拉第效应, 即光纤处于磁场中, 磁场使光纤中光波的偏振面旋转, 旋转角H与磁场强度H、磁场中光纤的长度L满足: H=KHL , K 为光纤材料系数。