光纖傳感器的工作原理

光纖傳感器的工作原理

光纖傳感器是一種將被測對象的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y的光信號的傳感器。光纖傳感器的工作原理是將光源入射的光束經(jīng)由光纖送入調(diào)制器，在調(diào)制器內(nèi)與外界被測參數(shù)的相互作用， 使光的光學(xué)性質(zhì)如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化，成為被調(diào)制的光信號，再經(jīng)過光纖送入光電器件、經(jīng)解調(diào)器后獲得被測參數(shù)。整個過程中，光束經(jīng)由光纖導(dǎo)入，通過調(diào)制器后再射出，其中光纖的作用首先是傳輸光束，其次是起到光調(diào)制器的作用。

導(dǎo)纖維是利用光的完全內(nèi)反射原理傳輸光波的一種介質(zhì)，它是由高折射率的纖芯和包層所組成。包層的折射率小于纖芯的折射率，直徑大致為0.1mm～0.2mm。當(dāng)光線通過端面透入纖芯，在到達(dá)與包層的交界面時，由于光線的完全內(nèi)反射，光線反射回纖芯層。這樣經(jīng)過不斷的反射，光線就能沿著纖芯向前傳播且只有很小的衰減。光纖式傳感器就是把發(fā)射器發(fā)出的光線用光導(dǎo)纖維引導(dǎo)到檢測點，再把檢測到的光信號用光纖引導(dǎo)到接收器來實現(xiàn)檢測的。按動作方式的不同，光纖式傳感也可分為對射式、漫反射式等多種類型。光纖式傳感器可以實現(xiàn)被檢測物體在較遠(yuǎn)區(qū)域的檢測。由于光纖損耗和光纖色散的存在，在長距離光纖傳輸系統(tǒng)中，必須在線路適當(dāng)位置設(shè)立中級放大器，以對衰減和失真的光脈沖信號進行處理及放大。

物性型光纖傳感器工作原理

物性型光纖傳感器是利用光纖對環(huán)境變化的敏感性，將輸入物理量變換為調(diào)制的光信號。其工作原理基于光纖的光調(diào)制效應(yīng)，即光纖在外界環(huán)境因素，如溫度、壓力、電場、磁場等等改變時，其傳光特性，如相位與光強，會發(fā)生變化的現(xiàn)象。

因此，如果能測出通過光纖的光相位、光強變化，就可以知道被測物理量的變化。這類傳感器又被稱為敏感元件型或功能型光纖傳感器。激光器的點光源光束擴散為平行波，經(jīng)分光器分為兩路，一為基準(zhǔn)光路，另一為測量光路。外界參數(shù)（溫度、壓力、振動等）引起光纖長度的變化和相位的光相位變化，從而產(chǎn)生不同數(shù)量的干涉條紋，對它的模向移動進行計數(shù)，就可測量溫度或壓等。

結(jié)構(gòu)型光纖傳感器工作原理

結(jié)構(gòu)型光纖傳感器是由光檢測元件和光纖傳輸電路和測量電路組成的測量系統(tǒng)。其中，光纖僅作為光的傳播介質(zhì)，因此它也被稱為光傳輸型或非功能性的光纖傳感器。