光纤传感器的应用与发展.doc

摘要:本文主要阐述了传光型光纤传感器与传感型光纤传感器的基本原理,及光纤传感器的结构、原理、分类、特点、现状及发展趋,提出了光纤传感技术存在的问题以及发展方向,并介绍了光纤传感器的几种应用。关键词:光纤传感技术调制发展趋势应用举例Abstract:Theprinciplesofsomekindsofopticalfibersensorsareintroduced,andtheopticalfibersensor'sstructure,theprinciple,theclassification,thecharacteristic,':fiberopticsensingtechnology;modulation;trendofdevelopment;applicationexample0引言近几年,传感器产量的年增长率均保持在10%以上,目前全球从事传感器生产和研制的单位达5000多家。传感技术作为当今世界迅猛发展起来的技术之一,已经成为一个国家科学技术水平发展的重要标志。光纤传感技术的出现与光导纤维和光纤通信技术的发展是分不开的,是一种崭新的传感技术。光纤传感器是以光纤为材料的传感器。本文阐述了光纤传感技术,及光纤传感器的原理、特点、现状及发展趋势,并介绍了光纤传感器的几种应用。1光纤传感器的基本原理光纤传感器是利用光在光纤中传播特性的变化来检测、量度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。光纤传感技术可分为传光型和传感型两类。光纤传感技术的核心是光纤传感器,相应的光纤传感器也分为传光型光纤传感器和传感型光纤传感器。 传光型光纤传感器工作原理传光型光纤传感器也称非功能型光纤传感器或强度调制型光纤传感器,光纤主要起传输光波的作用,传光型光纤传感器主要由光源、光纤、光调制器、敏感元件、光电探测器、检测电路等组成。传光型光纤传感器的基本原理是待测物理量引起光纤中的传输光光强I变化,通过光强I的检测实现对待测物理量的测量。强度调制的特点是简单、可靠、经济。强度调制的方式很多,主要有反射式强度调制(如图1所示)和透射式强度调制(如图2所示)图1 反射式强度调制原理图图2 传感型光纤传感器工作原理传感型光纤传感器也称功能型光纤传感器,光纤既传光又传感,即还充当敏感元件。对于传感型光纤传感器而言,当光在光纤中传播时,被测物理量或外界因素作用在光纤上,使得光纤中传输光的振幅、相位、波长、偏振态等发生改变,此过程为光调制,调制后的光经光纤传输到光电探测器解调后转换成电信号输出。传感型光纤传感器的原理比传光型光纤传感器的复杂得多。传感型光纤传感器应用最多的是相位调制型光纤传感器或者干涉型光纤传感器,即外界因素使光纤中传输光的相位变化,进而改变出射光(干涉光)的强度变化