中村講述光纖傳感器的原理

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第十九課-講述光纖傳感器的原理

一、簡單介紹

光纖傳感器是一種將被測對象的狀態轉變為可測的光信號的傳感器。光纖傳感器的工作原理是將光源入射的光束經由光纖送入調制器，在調制器內與外界被測參數的相互作用， 使光的光學性質如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態等發生變化，成為被調制的光信號，再經過光纖送入光電器件、經解調器后獲得被測參數。整個過程中，光束經由光纖導入，通過調制器后再射出，其中光纖的作用首先是傳輸光束，其次是起到光調制器的作用。

二、工作原理

光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經過光纖送入調制器，使待測參數與進入調制區的光相互作用后，導致光的光學性質(如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態等)發生變化，稱為被調制的信號光，再利用被測量對光的傳輸特性施加的影響，完成測量。

光纖傳感器的測量原理有兩種

(1)物性型光纖傳感器原理，物性型光纖傳感器是利用光纖對環境變化的敏感性，將輸入物理量變換為調制的光信號。其工作原理基于光纖的光調制效應，即光纖在外界環境因素，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，會發生變化的現象。

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，經分光器分為兩路，一為基準光路，另一為測量光路。外界參數(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，從而產生不同數量的干涉條紋，對它的模向移動進行計數，就可測量溫度或壓

(2)結構型光纖傳感器原理，結構型光纖傳感器是由光檢測元件(敏感元件)與光纖傳輸回路及測量電路所組成的測量系統.其中光纖僅作為光的傳播媒質，所以又稱為傳光型或非功能型光纖傳感器。

三、性能

光纖具有很多優異的性能，例如:具有抗電磁和原子輻射干擾的性能，徑細、質軟、重量輕的機械性能:絕緣、無感應的電氣性能;耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學性能等，它能夠在人達不到的地方，或者對人有害的地區(如核輻射區)，起到人的耳目的作用，而且還能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。