光纤传感器技术简介
光纤传感器的工作原理

光纤传感器的工作原理光纤传感器是一种利用光纤作为传感器的感应元件的传感器。
光纤传感器的工作原理是基于光的传输和光的特性,通过检测光的强度、光的相位或光的频率等参数的变化来实现测量和检测。
下面将详细介绍光纤传感器的工作原理。
1.光的传输光纤传感器是通过光纤将信号传输到目标位置进行测量和检测的。
光纤是一种将光信号传输的波导,其内部是由高折射率的纤芯和低折射率的包层组成。
光信号通过纤芯进行传输,并且受到光纤的折射规律的影响。
光纤传感器的传感元件一般位于光纤的入口或出口处,通过测量光的强度和光的特性来实现测量和检测。
2.测量原理光纤传感器的测量原理主要有光强度测量、光干涉测量和光散射测量等。
光强度测量是利用光传输时的衰减规律,通过检测光的强度来判断目标物理量的变化。
光干涉测量是利用光的干涉现象来测量目标物理量的变化,一般是通过光纤的长度或折射率的变化来实现测量。
光散射测量是利用光在传输过程中与介质的散射作用来测量目标物理量的变化,例如测量液体的浓度或测量气体的浓度等。
3.传感原理光纤传感器的传感原理主要有光纤布拉格光栅传感器、光纤共振传感器和光纤散射传感器等。
光纤布拉格光栅传感器是利用光栅的折射率周期性变化来测量目标物理量的变化,一般是通过测量光纤中被散射回来的光的特性来实现测量。
光纤共振传感器是利用光在光纤内部多次反射产生共振,通过测量共振波长的变化来实现测量。
光纤散射传感器是利用光在光纤中遇到杂散反射或杂散散射时产生的衰减、散射或反射来测量目标物理量的变化,一般是通过测量光的强度、光的频率或光的相位的变化来实现测量。
总体来说,光纤传感器的工作原理是通过光的传输和光的特性来实现测量和检测。
光纤传感器可以应用于各种领域,例如环境监测、医疗诊断、工业控制和航天航空等。
光纤传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、抗干扰性好等特点,已经成为现代传感器技术中不可或缺的一部分。
光纤传感器使用说明书

光纤传感器使用说明书1. 引言光纤传感器是一种基于光信号传输和接收的先进技术设备,被广泛用于工业控制、医疗仪器、通信等领域。
本使用说明书旨在帮助用户正确使用光纤传感器,保证其有效工作和长久使用。
请在使用前仔细阅读并按照说明进行操作。
2. 产品概述光纤传感器由光纤、光源、检测器和信号处理器等组件组成。
光纤作为信号传输介质,可接收和传输各种光信号。
光源通过发射光信号,而检测器接收光信号并将其转化为电信号。
信号处理器则对接收到的信号进行处理和分析。
3. 安装(1) 在安装前,请确保光纤传感器和相关设备的电源已断开。
(2) 选择合适的安装位置,避免光纤传感器和其他设备之间的物理干扰。
(3) 将光纤传感器与外部设备连接,并确保连接牢固可靠。
(4) 打开电源并进行相应设置和校准。
4. 使用(1) 使用前,请确保光纤传感器处于正常工作状态。
(2) 根据实际需求,选择适当的光纤传感器工作模式。
(3) 调整传感器的灵敏度和触发阈值,以保证其对目标信号的准确检测和响应。
(4) 如需进行连续检测,请确保传感器的采样频率设置合理。
(5) 若使用过程中出现异常,请立即停止使用,并检查设备是否连接正确、电源是否正常等情况。
5. 维护与保养(1) 定期清洁光纤传感器,以防灰尘或杂质影响光信号传输和检测效果。
(2) 注意避免光纤弯折或拉伸,以免损坏信号传输的完整性。
(3) 严禁将液体或异物进入光纤传感器内部,以免造成短路或故障。
(4) 如长期不使用,请妥善存放光纤传感器,并避免受到撞击或挤压。
6. 故障排除(1) 若发现传感器无法正常启动,请检查电源和连接是否正常。
(2) 如无法获取目标信号,请检查光纤传感器与目标之间的距离和角度。
(3) 若传感器反应迟钝或误报,请重新设置灵敏度和触发阈值。
(4) 如出现其他故障或异常情况,请联系售后服务部门进行进一步处理。
7. 安全须知(1) 在使用光纤传感器时,请务必遵守相关安全规定,确保操作人员和设备的安全。
光纤传感技术的原理与应用

光纤传感技术的原理与应用随着科技的发展,光纤传感技术逐渐成为了世界各地工程领域中不可或缺的一种新型技术。
它主要通过利用光传输信号的原理,对工程领域中的各种数据进行监测和检测,以保障工程的稳定和流畅运转。
本文将分别从技术的原理和应用两个角度,详细阐述光纤传感技术的特点和深入应用。
一、技术原理光纤传感技术利用了光学传播信号的特性,同时在光纤中置入了某些敏感元件,从而实现了对光信号的检测和监测。
在光纤传感技术中主要采用的是一些特殊加工过的单模光纤,其结构相对较为特殊。
准确来讲,在这种光纤中会加工出一些被称之为光纤栅的敏感元件。
这些光纤栅会通过对光波的反射和干涉来测量环境中的电磁波变化和相变。
同时,这些光纤栅可以通过在光纤中设置多个光栅,来达到对于多个光参数的监测。
在实际应用中,光纤传感技术主要通过对敏感元件的检测来实现对环境中的物理性质的监测。
例如,可以使用光纤传感技术实现对于温度、压力、力量和拉伸等物理性质的监测。
二、应用领域光纤传感技术的应用范围非常广泛,特别是在工程领域中往往会发挥出非常重要的作用。
下面将分别从几个典型应用领域来介绍光纤传感技术的特点和应用。
1. 制造业在现代制造业领域中,光纤传感技术经常被用于监测各种机器的运转状态。
例如,可以使用光纤传感技术来监测机器的振动、温度、磁场、电压、电流等等参数,从而实现对机器运转状态的实时监测。
因为这些参数往往能够反映出机器可能存在的缺陷或故障,因此这些监测数据能够帮助制造商在很大程度上提高机器的效率和稳定性,同时缩小机器出现故障的风险。
2. 交通运输在现代交通运输领域中,光纤传感技术可以被用于帮助调度员对交通状况进行监测。
例如,可以在地铁或公交车的轨道和路面上设置光纤传感器,通过对车辆行驶过程中的震动和变化进行监测,来实现对路面行驶状态的实时监测。
这样可以帮助调度员及时发现路面上可能存在的问题,并进行维修和改善。
3. 医疗领域在医疗领域中,光纤传感技术可以被用于对肌肉和神经等部位进行监测。
光纤传感器的原理是

光纤传感器的原理是光纤传感器是一种利用光学原理来进行物体检测和测量的设备。
它利用光纤中的光信号与外界物理量的相互作用,通过测量光的特性变化来获取物理量的信息。
光纤传感器具有高精度、快速响应、不受电磁干扰等优点,广泛应用于工业、生活、医疗等领域。
一、基本原理光纤传感器的基本原理是利用光的传输和载波调制技术。
通常,光纤传感器由光源、光纤、检测元件和信号处理模块组成。
光源产生光信号后,通过光纤传输至检测元件,光信号在物理量作用下发生变化,最后由信号处理模块将光信号转化为电信号输出。
二、工作原理光纤传感器的工作原理可以分为干涉型、散射型和吸收型。
1. 干涉型干涉型光纤传感器利用光的干涉现象来测量物理量。
它通过将光信号分为两个相干波束,一个作为参考光束,另一个经过检测元件后与参考光束发生干涉。
当外界物理量作用于光束时,光的相位和振幅会发生变化,通过测量干涉光信号的强度或相位差,获得物理量的信息。
2. 散射型散射型光纤传感器利用光在纤芯中的散射现象来测量物理量。
它通过纤芯中的光散射来判断外界物理量的变化。
光纤中的散射分为弹性散射和非弹性散射两种,其中弹性散射主要受到光纤材料的缺陷、晶格振动等因素影响,非弹性散射则由于外界物理量的作用引起光纤材料中电子的激发和产生。
通过测量散射光信号的强度、频谱等特性,可以获取物理量的信息。
3. 吸收型吸收型光纤传感器利用光在特定介质中的吸收现象来测量物理量。
它通过在光纤中引入吸收介质,当外界物理量作用于吸收介质时,吸收介质中的光吸收发生变化。
通过测量光的强度变化,可以获得物理量的信息。
三、应用领域光纤传感器在诸多领域有着广泛的应用。
1. 工业领域在工业自动化控制中,光纤传感器可用于测量温度、压力、液位、流量等物理量。
通过光纤传感器的应用,可以实现高精度、实时的物理量检测和测量,从而提高生产效率、保证产品质量。
2. 生活领域光纤传感器在生活中也有着广泛的应用,如煤气检测、火灾报警、安全防范等。
光纤传感原理

光纤传感原理光纤传感原理是利用光纤中光的传播特性来实现传感的原理。
光纤传感技术是一种基于光纤的传感器技术,利用光或光波的性质来实现对环境中物理量的检测和测量。
光纤传感器通常由光源、光纤传输介质和接收器三部分组成。
光纤传感器中的光源可以是激光器或波长可调谐的光源,通过调节光源的发射特性,可以实现对不同波长的光进行传输。
光纤传感器中的光纤传输介质通常是由高纯度玻璃或塑料制成的细长光纤。
光纤具有优异的光学性能,可以实现对光的传输、分配和耦合。
光纤的细小尺寸和柔性使得它可以方便地用于各种复杂的环境中。
光纤传感器中的接收器是用来接收从光纤中传输过来的光信号,并将其转化为电信号进行处理和分析。
接收器通常包括光电转换器和信号处理电路。
光电转换器主要是将光信号转化为电信号的装置,常见的光电转换器有光电二极管和光电倍增管等。
信号处理电路用于对接收到的电信号进行放大、滤波和解码等操作,从而实现对光信号的准确检测和测量。
光纤传感器的工作原理可以通过不同的机制来实现。
常见的光纤传感器工作原理包括光耦合效应、光纤衍射效应、光纤干涉效应、光纤散射效应等。
其中,光耦合效应是利用光在光纤中的传输特性和与外界物体的光发射与接收来实现测量。
光纤衍射效应是通过测量光纤中的衍射现象来实现对环境参数的测量。
光纤干涉效应是利用光在光纤中的干涉现象来实现对物理量的测量。
光纤散射效应是通过测量光在光纤中的散射现象来实现对环境的检测。
总之,光纤传感原理是利用光在光纤中的传播和与外界环境的相互作用来实现对环境参数的测量和检测。
光纤传感技术在工业、军事、医疗等领域具有广泛的应用前景,可以实现对温度、压力、应变、湿度等物理量的高精度测量和监测。
光纤传感技术(王友钊)章 (1)

第1章 光纤传感技术的基本概念 为了解决阶跃光纤存在的弊端, 人们又研制、 开发了渐 变折射率多模光纤, 简称渐变型光纤。 渐变型光纤是指光纤 中心到玻璃包层的折射率逐渐变小, 可使高次模的光按正弦形 式传播, 减少模间色散, 提高光纤带宽, 增加传输距离, 但制造成本较高。 现在的多模光纤多为渐变型光纤。 渐变型 光纤的包层折射率分布与阶跃型光纤一样, 是均匀分布的。 渐变型光纤的纤芯折射率中心最大, 沿纤芯半径方向逐渐减小。
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第1章 光纤传感技术的基本概念 (5) 按工作波长分类, 光纤可分为短波长光纤、 长波 长光纤和超长波长光纤。 目前在实际应用中常用光纤的规格: 单模的为8 μm/125 μm、 9 μm/ 125 μm、 10 μm/125 μm; 多模的为50 μm/125 μm(欧洲标准)、 62.5 μm/ 125 μm(美国标准)。 工业、 医疗和低速网络: 100 μm/ 140 μm、 200 μm/230 μm。 塑料光纤: 98 μm/1000 μm (用于汽车控制)。 国际上流行的布线标准EIA/TIA-568A和ISO 11801推荐使用三种光纤, 即62.5 μm/125 μm多模光纤、 50 μm/125 μm多模光纤和8.3 μm/125 μm单模光纤。
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第1章 光纤传感技术的基本概念 2. 光纤通过内部的全反射来传输一束经过编码的光信号, 内 部的全反射可以在任何折射指数高于包层媒体折射指数的透明媒 体中进行。 光纤的数据传输率可达吉比特每秒(Gb/s)级, 信 号损耗和衰减非常小, 传输距离可达数十千米, 是长距离传输 的理想传输介质。
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Hale Waihona Puke 第1章 光纤传感技术的基本概念 这种光纤的传输模式很多, 各种模式的传输路径不一样, 经传输后到达终点的时间也不相同, 因而会产生时延差, 使光 脉冲受到展宽。 所以这种光纤的模间色散高, 传输频带不宽, 传输速率不能太高, 通信效果不够理想, 只适用于短途低速通 信。 但单模光纤由于模间色散很小, 所以单模光纤都采用突变 型。 这是研究开发较早的一种光纤, 现在已逐渐被淘汰了。
光纤传感器在机器人技术中的应用

光纤传感器在机器人技术中的应用光纤传感器是一种利用光纤的传输特性进行测量和检测的装置。
它具有高灵敏度、高精度、抗干扰能力强等特点,因此在机器人技术中得到了广泛应用。
光纤传感器可以用于机器人的位置感知和导航。
通过将光纤传感器布置在机器人的关节和末端执行器等位置,可以实时监测机器人的运动状态和位置信息。
光纤传感器可以测量机器人关节的弯曲角度、末端执行器的位置和力矩等参数,从而准确地感知机器人的姿态和位置,实现精确的导航和运动控制。
光纤传感器在机器人的物体检测和避障中发挥重要作用。
通过将光纤传感器布置在机器人的周围,可以实时监测机器人周围的环境变化。
光纤传感器可以检测到物体的存在、距离和形状等信息,从而帮助机器人避免与障碍物发生碰撞,保证机器人的安全运行。
光纤传感器还可以用于机器人的力触觉和力控制。
通过将光纤传感器布置在机器人的末端执行器上,可以实时监测机器人与外界物体的接触力和力矩信息。
光纤传感器可以测量接触点的应力和形变,从而实现对接触力的精确控制和调节。
这对于机器人在进行精细操作和与人类进行安全接触时非常重要。
光纤传感器还可以用于机器人的温度感知和温度控制。
通过将光纤传感器布置在机器人的关键部位,可以实时监测机器人的温度变化。
光纤传感器可以测量环境温度和机器人自身温度,从而帮助机器人实现温度控制和保护。
这对于机器人在恶劣环境中的工作和长时间运行非常重要。
光纤传感器还可以用于机器人的光学检测和成像。
通过将光纤传感器布置在机器人的末端执行器上,可以实现机器人的光学成像和检测。
光纤传感器可以捕捉光学信号,实现对目标的成像和检测。
这对于机器人在视觉导航和目标识别中非常重要。
光纤传感器在机器人技术中具有广泛的应用前景。
它可以实现机器人的位置感知和导航、物体检测和避障、力触觉和力控制、温度感知和温度控制、光学检测和成像等功能。
通过光纤传感器的应用,可以提高机器人的智能化水平和工作效率,为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
光纤传感器原理及应用技术

光纤传感器原理及应用技术光纤传感器是一种基于光学原理进行测量和检测的传感器,它通过利用光纤的特性,将光信号转换为电信号,实现对被测量物理量的测量。
光纤传感器具有高精度、即时响应、抗干扰能力强等优点,在许多领域得到了广泛的应用。
光纤传感器的原理是基于光的传播和反射原理。
光纤是一种由光纤芯和包覆层组成的细长材料,光信号在光纤芯内由于全反射而传输。
当外部环境发生变化时,比如温度、压力、湿度等物理量发生变化时,会引起光纤芯的折射率发生变化,进而改变光信号传播的特性,通过对光信号的检测和分析,可以得到被测物理量的信息。
1.光纤光栅传感器:光纤光栅传感器是一种利用光纤中的光栅结构实现测量的技术。
当外界物理量作用于光栅上时,光栅的折射率、光栅常数等参数会改变,进而改变光纤中光信号的传播特性。
利用对光信号的分析,可以实现对温度、压力、应变等物理量的测量。
光纤光栅传感器具有高精度、远距离传输、抗干扰能力强等优势,在工业、航空航天、环境监测等领域得到广泛应用。
2.光纤光耦合传感器:光纤光耦合传感器是一种利用光纤与被测物之间的光耦合效应实现测量的技术。
光纤输入端将光源发出的光信号通过总反射等机制输入到被测物上,在被测物上发生反射、散射等光学效应后,再传回到光纤输出端。
通过对光信号的分析,可以得到被测物的信息,如距离、位置、形变等。
光纤光耦合传感器可以实现远距离测量、抗干扰能力强等优点,广泛应用于机械制造、机器人、石油勘探等领域。
3. 光纤陀螺仪:光纤陀螺仪是一种利用光学运动学原理实现姿态变化测量的传感器。
光纤陀螺仪利用光纤中的Sagnac效应,在光纤环结构中通过激光的传播过程实现对旋转加速度和角速度的测量。
光纤陀螺仪具有无惯性元件、高精度、稳定性好等优点,在惯导、导航、航空航天等领域得到广泛应用。
总之,光纤传感器以其高精度、远距离传输、抗干扰能力强等优点,在物理量测量领域得到了广泛的应用。
随着光学技术的不断发展,光纤传感器的性能会不断提升,应用领域也会不断拓展。
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光纤传感器技术简介摘要:光纤传感器技术经过二十多年的研发阶段,已经步入了实用阶段。
光纤传感器特有的优点以及广泛的种类使其具备了替代传统传感器的能力。
通过环境变量对光纤中传输光束强度、相位、偏振、光谱等光学特性的调制,使光纤传感器能够在远距离监控恶劣环境中系统的温度、应力、电流等不同的物理量。
光纤在这个过程中同时起到了信号传感和传输的作用。
光纤传感技术在工业,生物,工程,智能结构,人居生活等方面都有广阔的应用前景。
本文旨在为读者介绍光纤传感器技术和它的一些应用领域。
关键词: 光纤传感器; 调制型光纤传感器; 分布式传感器; 传感器的应用An Introduction to Fiber Optic Sensor TechnologyLiu WjAbstract: The technology of fiber optic sensor has entered the stage of practical application after the past decades’ development. Fiber optic sensors, with their unique advantages and a wide range of types, have the ability to displace traditional sensors. Fiber optic sensor technology offers the possibility of sensing different parameters like strain, temperature, pressure in harsh environment and remote locations. These kinds of sensors modulate some features of the light wave in an optical fiber such an intensity and phase or use optical fiber as a medium for transmitting the measurement information. This paper is an introduction to fiber optic sensor technology and some of the applications that make this branch of optic technology, which is still in its early infancy, an interesting field.Key words: Fiber optic sensors; modulation based fiber optic sensors; distributed sensors; sensor applications0引言光电子学和光纤通信的进步带来了许多新的产业的革命,光纤不仅可以作为一种传输介质,同时也可以用来设计传感系统。
利用光纤作为传感元件,或者通过光纤来和传感元件联系的技术都包含在光纤传感器技术的范畴内,光纤传感器技术现在已经是光纤技术中的一个重要分支。
光纤质量轻、体积小、电绝缘、耐高温、多参量测量、抗电磁干扰能力强。
同时光纤具有传光特性,无需其他介质就能把待测量值与光纤内光特性变化联系起来,集信息传感和传输与一体,容易组成光纤传感网络。
这些都使它拥有了其它电子传感器件不具备的优势。
光纤传感技术发展大致可以分为三个主要阶段[1]:第一阶段,传输型光纤传感器。
20世纪70年代中后期,光纤作为一种信息交换的基础,通过光学器件把带测量和光纤内的导光联系起来。
第二阶段,单模光纤调制技术。
单模光纤的深入应用,形成了强度、相位、波长、偏振、时分、频率、光栅等光纤传感技术。
20世纪80年代中后期,光纤传感器近百种,光纤传感器开始投入实际使用。
第三阶段,20世纪90年代中后期,光纤传感技术逐步形成五个主要领域:智能结构,工业,生物医学,自然生态和人居环境。
光纤在工业和通信中的大量应用使得光纤材料的成本和性能在近年来进步非常快。
这使得光纤传感器在旋转、加速度、电磁场测量、温度、压力、声学、振动、位移和角度、应力、湿度、黏滞性、化学测量等诸多应用领域都具备了替代传统传感器的能力[2]。
本文将介绍光纤传感器的几种基本类型以及它们的具体应用,尽可能展现出光纤传感器技术的发展现状。
1光纤传感器的分类光纤传感器的应用范围和采用到的技术种类都非常多,而且随着技术革新,光纤传感器的应用面也在不断拓宽。
一般来说,大家还是按照习惯依据光纤传感器的测量量或者采用的技术来进行分类。
2002年在美国波特兰俄勒冈进行的第15届光纤传感器大会(OFS-15)上发表的给类文章按照这两种方式划分的结果显示在图1上[3]。
可以看到光栅传感器在应力、温度、压力和声学、电压电流方面的应用比较多一些;而在技术上,采用光纤光栅的几乎占了一半,另一些比如干涉仪传感技术,散射等采用的也很多。
本节将会对光纤的分类进行整体性的简介,在这过程中选择一具有代表性的例子进行详述。
图1[3]在OFS-15会议上发表的文章依据测量量(a)和技术(b)划分的分布图Fig. 1[3]Distribution of OFS-15 papers according to measurands(a) and technologies(b).光纤传感器可以分为本征和非本征(intrinsic and extrinsic)两大类。
本征的光纤传感器指光纤本身作为传感元件,它本身的物理性质把环境变量转化为对通过它内部的光的调制。
这些调制包括光强、偏振、相位、波长等。
事实上所有环境变量都可以转化成光学量的调制,一种环境变量可以通过很多光纤技术来测量,设计光纤传感器的难处在于要使它只对需要测量的环境变量敏感。
非本征光纤传感器中,光纤只是作为传输介质,连接传感元件(将信号转化成调制过的光信号)以及远处的接收器[4]。
1.1.1 强度调制型光纤传感器图2. 强度调制型光纤传感器系统基本结构Fig2. Basic structure of intensity based fiber optic sensor system 强度调制型光纤传感器属于非本征(extrinsic)的光纤传感器,光纤在其中作为传输光路。
传感系统的基本结构如图2所示,由控制单元、传输光路、和传感环境组成。
系统通过传感元件对入射光进行强度调制,通过比较入射光强和接受光强的变化,并且知道环境带测量和调制量的变化关系,就可以对待测量进行测量。
强度调制型光纤传感器进行强度调制可以有很多种方式,下面分条进行简述:透射:最简单的是利用光纤位移,固定入射光纤,移动接受光纤位置。
由于出射光光锥的强度空间分布不同,接受光纤输出的光强就会随着位置改变。
利用这种方式可以测量微小位移和振动。
同样的也可以固定两个传输光纤,用一个光闸来起到强度调制的作用。
光闸可以根据需要设计成不同的形式,比如采用光闸、光栅、光楔、微开关等。
此外还可以用码盘或者码尺作为光闸进行数字式强度调制。
反射:反射式传感器是最早的光纤传感器之一,如多纤、双纤和带Y 型耦合器的单纤。
光从光源耦合到光纤或传光束,射向被测物体,再从被测物体反射到另一个光纤或传光束,输出光强随物体距光纤探头端面的距离调制[1]。
模式损耗:模式损耗利用了光纤弯曲时光束的部分传导模转变成辐射模从而实现强度的调制。
图3[2]中展示的是微弯损耗的示意图,此外还有弯曲损耗和光耦合器损耗。
这种方式主要应用于测量应力,微小位移、双向位移等。
折射率:原理很简单,是利用被测参数能引起折射率较大变化的液体或固体材料取代光纤的部分包层,使包层和纤芯的相对折射率变化成为响应参数。
此外,还有倏逝波耦合型、等离子波型和反射系数型[1]。
接收光纤光传感器检测对象 光源 电子系统 光探测器 入射光纤控制单元 强度调制图3[2] 微弯损耗的光纤传感器示意图 Fig 3 Simple micro binding sensor利用外界因素改变光纤中光波的相位,通过检测相位变化可以测量外界待测参量。
由于光电传感器无法直接测量相位,可以采用干涉技术并采用相干光源,将相位变化转化为强度变化。
常用的光纤干涉仪有光纤迈克尔逊干涉仪、光纤Mach-Zehnder干涉仪、三光束光纤干涉仪、光纤Sagnac干涉仪、光纤Fabry-Perot干涉仪、光纤环形腔干涉仪、光纤微分干涉仪等[1][2][4][5][6]。
干涉型光纤传感器一般采用传统的单模光纤,由于外界应力等因素影响可能会使通过光纤的光束的两个不同偏振方向上折射率产生差异引起双折射现象,从而会使相干条纹移动,从而影响信号的信噪比[1][7]。
图4[2]给出了其中部分光纤干涉仪的示意图。
a b图4[2] a. Mech-Zehnder干涉仪b. Michelson干涉仪c. Fabry-Perot干涉仪Fig.4[2] a.Mech-Zehnder interferometer-based fiberoptic sensor b. Michelson interferometer-based fiberoptic sensor c. Fabry-Perot interferometer-based fiberoptic sensorc1.1.3偏振调制型光纤传感器光纤的折射系数受到应力等外界因素影响,会产生双折射现象,会对光束的偏振状态发生改变,这被称为弹光效应。
利用高双折射的光纤作为传感元件,可以测量外界应力等的影响。
除了弹光效应之外,利用旋光现象也可以改变光纤中光束的偏振状态。
熔融石英光纤是各项同性的。
在外加电场的情况下,会导致Kerr效应;在外加磁场的情况下回引起法拉第效应,这些都会导致光纤中的光束的偏正状态发生改变。
利用旋光效应可以利用光纤传感器测量电磁量,是光纤传感器的一个重要的应用方向。
偏振调制型光纤传感器一般利用线偏振光作为光源。
常见的光纤电流传感器就是利用了法拉第效应。
我们知道电流周围会产生磁场,利用电流周围产生的磁场可以使光纤内的光纤发生偏转。
熔融石英光纤的Verdet常数大约是0.065 min/Oe cm,很适合用来作为电流传感器。
图5[8]就是一个光纤电流传感器的示意图。
这里利用了线偏振的激光作为光源,经过传感部分以及镜面反射之后,测量出射光纤的偏振状态就可以推算出电流的大小了。
图5[8]反射式光纤电流传感器Fig5[8] Reflection-type fiber-optic current sensor.1.1.4光谱调制型光纤传感器光谱调制型光纤又包括波长调制、频率调制以及光栅调制三种类型。