光纖傳感技術(shù)，分布式光纖傳感技術(shù)與基于不同調(diào)制方式的光纖傳感器有何明顯的不同

來源：整理時間：2023-08-19 19:28:40 編輯：智能門戶手機(jī)版

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1，分布式光纖傳感技術(shù)與基于不同調(diào)制方式的光纖傳感器有何明顯的不同
2，光纖傳感的理論與技術(shù)應(yīng)用有哪些
3，光纖傳感是什么
4，光纖傳感在工業(yè)上的應(yīng)用有哪些
5，光纖傳感器的特點(diǎn)是什么
6，什么是光纖傳感器光纖是敏感元件

1，分布式光纖傳感技術(shù)與基于不同調(diào)制方式的光纖傳感器有何明顯的不同

光纖傳感器原理:研究光在調(diào)制區(qū)內(nèi),外界信號與光的相互作用,即研究光被外界參數(shù)的調(diào)制原理.外界信號可能引起光的強(qiáng)度,波長,頻率,相位,偏振態(tài)等光學(xué)性質(zhì)的變化,從而形成不同的調(diào)制! 一般分為兩大類:功能型傳感器又稱傳感型傳感器(FF),非功能型傳感器又稱傳光型傳感器(NFF)

分布式光纖傳感技術(shù)與基于不同調(diào)制方式的光纖傳感器有何明顯的不同

2，光纖傳感的理論與技術(shù)應(yīng)用有哪些

光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光信號經(jīng)過光纖送入調(diào)制器，使待測參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)(如光的強(qiáng)度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等)發(fā)生變化，成為被調(diào)制的信號源，在經(jīng)過光纖送入光探測器，經(jīng)解調(diào)后，獲得被測參數(shù)。

光纖光柵傳感技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 光纖光柵傳感技術(shù)除了具有普通光纖傳感技術(shù)的本質(zhì)防爆、抗腐蝕、抗電磁干擾、對電絕緣、無電傳輸?shù)仍S多優(yōu)點(diǎn)外，還有一些明顯優(yōu)于其它光纖傳感技術(shù)的特點(diǎn)： ? 波長編碼的數(shù)字式傳感，使用可靠性高，壽命長，能進(jìn)行。

光纖傳感的理論與技術(shù)應(yīng)用有哪些

3，光纖傳感是什么

光纖傳感是以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測量信號的新型傳感技術(shù)。光纖傳感，包含對外界信號（被測量）的感知和傳輸兩種功能。所謂感知（或敏感），是指外界信號按照其變化規(guī)律使光纖中傳輸?shù)墓獠ǖ奈锢硖卣鲄⒘?，如?qiáng)度（功率）、波長、頻率、相位和偏振態(tài)等發(fā)生變化，測量光參量的變化即“感知”外界信號的變化。這種“感知”實(shí)質(zhì)上是外界信號對光纖中傳播的光波實(shí)時調(diào)制。所謂傳輸，是指光纖將受到外界信號調(diào)制的光波傳輸?shù)焦馓綔y器進(jìn)行檢測，將外界信號從光波中提取出來并按需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，也就是解調(diào)。因此，光纖傳感技術(shù)包括調(diào)制與解調(diào)兩方面的技術(shù)，即外界信號（被測量）如何調(diào)制光纖中的光波參量的調(diào)制技術(shù)（或加載技術(shù)）及如何從被調(diào)制的光波中提取外界信號（被測量）的解調(diào)技術(shù)（或檢測技術(shù)）。作為被測量信號載體的光波和作為光波傳播媒質(zhì)的光纖，具有一系列獨(dú)特的、其他載體和媒質(zhì)難以相比的優(yōu)點(diǎn)。光波不怕電磁干擾，易為各種光探測器件接收，可方便的進(jìn)行光電或電光轉(zhuǎn)換，易與高度發(fā)展的現(xiàn)代電子裝置和計(jì)算機(jī)相匹配。光纖工作頻帶寬，動態(tài)范圍大，適合于遙測遙控，是一種優(yōu)良的低損耗傳輸線；在一定條件下，光纖特別容易接受被測量或場的加載，是一種優(yōu)良的敏感元件；光纖本身不帶電，體積小，質(zhì)量輕，易彎曲，抗電磁干擾，抗輻射性能好，特別適合于易燃、易爆、空間受嚴(yán)格限制及強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境下使用。因此，光纖傳感技術(shù)一問世就受到極大重視，幾乎在各個領(lǐng)域得到研究與應(yīng)用，成為傳感技術(shù)的先導(dǎo)，推動著傳感技術(shù)蓬勃發(fā)展。

光纖傳感是什么

4，光纖傳感在工業(yè)上的應(yīng)用有哪些

光強(qiáng)調(diào)制是光纖傳感技術(shù)中相對比較簡單，用得最廣泛的一種調(diào)制方法。其基本原理是利用外界信號（被測量）的擾動改變光纖中光（寬譜光或特定波長的光）的強(qiáng)度（即調(diào)制），再通過測量輸出光強(qiáng)的變化（解調(diào)）實(shí)現(xiàn)對外界信號的測量。光相位調(diào)制，是指外界信號（被測量）按照一定的規(guī)律使光纖中傳播的光波相位發(fā)生響應(yīng)的變化，光相位的變化量即反映被測外界量。光纖傳感技術(shù)中使用的光相位調(diào)制大體有三種類型。一類為功能型調(diào)制，外界信號通過光纖的力應(yīng)變效應(yīng)、熱應(yīng)變效應(yīng)、彈光效應(yīng)及熱光效應(yīng)使傳感光纖的幾何尺寸和折射率等參數(shù)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致光纖中的光相位變化，以實(shí)現(xiàn)對光相位的調(diào)制。第二類為薩格奈克效應(yīng)調(diào)制，外界信號（旋轉(zhuǎn)）不改變光纖本身的參數(shù)，而是通過旋轉(zhuǎn)慣性場中的環(huán)形光纖，使其中相向傳播的兩光束產(chǎn)生相應(yīng)的光程差，以實(shí)現(xiàn)對光相位的調(diào)制。第三類為非功能型調(diào)制，即在傳感光纖之外通過改變進(jìn)入光纖的光波程差實(shí)現(xiàn)對光纖中光相位的調(diào)制。外界信號（被測量）通過選頻、濾波等方式改變光纖中傳輸光的波長，測量波長變化即可檢測到被測量，這類調(diào)制方式稱為光波長調(diào)制。目前用于光波長調(diào)制的方法主要是光學(xué)選頻和濾波。傳統(tǒng)的光波長調(diào)制方法主要有F-P干涉式濾光、里奧特偏振雙折射濾光及各種位移式光譜選擇等外調(diào)制技術(shù)。近20多年來，尤其近幾年迅速發(fā)展起來的光纖光柵濾光技術(shù)為功能型光波長調(diào)制技術(shù)開辟了新的前景。光頻率調(diào)制，是指外界信號（被測量）對光纖中傳輸?shù)墓獠l率進(jìn)行調(diào)制，頻率偏移即反映被測量。目前使用較多的調(diào)制方法為多普勒法，即外界信號通過多普勒效應(yīng)對接收光纖中的光波頻率實(shí)施調(diào)制，是一種非功能型調(diào)制。

5，光纖傳感器的特點(diǎn)是什么

光纖傳感器的特點(diǎn)：一、靈敏度較高二、幾何形狀具有多方面的適應(yīng)性，可以制成任意形狀的光纖傳感器三、可以制造傳感各種不同物理信息（聲、磁、溫度、旋轉(zhuǎn)等）的器件；四、可以用于高壓、電氣噪聲、高溫、腐蝕、或其它的惡劣環(huán)境；五、而且具有與光纖遙測技術(shù)的內(nèi)在相容性。附屬說明：可以用來檢測多種物理量，比如聲場、電場、壓力、振動、溫度、加速度等，還可以完成現(xiàn)有檢測工作中難以完成的檢測任務(wù)。在狹小的空間里，在強(qiáng)電磁干擾和高電壓的環(huán)境里，光纖傳感器都顯示出了超強(qiáng)的能力。目前光纖傳感器已經(jīng)有70多種，大致上分成光纖自身傳感器和利用光纖傳感器。近年來得到很好的發(fā)展，大多應(yīng)用在低碳領(lǐng)域。在風(fēng)力發(fā)電中，光纖傳感工藝開始用于檢測和優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪系統(tǒng)。作為發(fā)展最快的能源工藝，風(fēng)輪的尺寸越來越大。這些風(fēng)輪體積巨大，又安裝在比較遙遠(yuǎn)的地點(diǎn)。監(jiān)控工程師需要實(shí)時了解這些風(fēng)輪的狀態(tài)。因此，光纖傳感器就能發(fā)揮其功效，幫助工程師了解風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組的運(yùn)行情況。光纖傳感器工藝耗能極低而且靈敏，特別在遠(yuǎn)距離傳輸中，信號穩(wěn)定，受干擾小。這些特點(diǎn)使光纖傳感器成為極端環(huán)境下的理想選擇。

隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)用光纖作為材料制作傳感器應(yīng)運(yùn)而生。光纖因?yàn)橛锌垢蓴_能力強(qiáng)、絕緣性好，耐高溫好，所以用來開發(fā)很多種傳感器，比如光纖液位、光纖溫度、光纖陀螺、光纖電流等等。按傳輸模式光纖可分為單模跟雙模兩種。跟雙模光纖相比，單模光纖具有更好的線性跟靈敏度。雙模光纖也有它的優(yōu)點(diǎn)，它具有更好的強(qiáng)度，容易制造。光纖的能夠傳光因?yàn)楣饩€在纖層跟包覆層之間形成全反射，能夠在光纖當(dāng)中快速的通過。光纖傳感器按原理可以分為功能型光纖傳感器跟非功能型光纖傳感器，兩者的區(qū)別在于其中的調(diào)制器不同。非功能光纖傳感器的光纖僅僅作為光的傳播介質(zhì)。光纖按被測物理量分為光線液位傳感器，光纖溫度傳感器，光纖陀螺儀，光纖速度傳感器等等，傳感器之家是按這種分類進(jìn)行產(chǎn)品展示的，列舉了幾種典型的光纖傳感器。光纖調(diào)制有強(qiáng)度調(diào)制、頻率調(diào)制、波長調(diào)制、相位調(diào)制、偏振態(tài)調(diào)制等等。下面就為傳感器之家所列舉的光纖溫度傳感器做一個簡要介紹。光纖溫度傳感器有相位、光強(qiáng)、偏振光調(diào)制等等，光纖溫度傳感器中一般有兩根單模光纖，其中一根作為參考，叫做參考臂。當(dāng)測量臂處于溫度場中，會產(chǎn)生相位的變化，從而引起條紋移動，條紋的移動數(shù)量就能看出溫度的變化情況。

光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光信號經(jīng)過光纖送入調(diào)制器，使待測參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)（如光的強(qiáng)度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等）發(fā)生變化，成為被調(diào)制的信號源，在經(jīng)過光纖送入光探測器，經(jīng)解調(diào)后，獲得被測參數(shù)。特點(diǎn)一。靈敏度較高；二。幾何形狀具有多方面的適應(yīng)性，可以制成任意形狀的光纖傳感器；三?？梢灾圃靷鞲懈鞣N不同物理信息（聲、磁、溫度、旋轉(zhuǎn)等）的器件；四?？梢杂糜诟邏骸㈦姎庠肼?、高溫、腐蝕、或其它的惡劣環(huán)境；五。而且具有與光纖遙測技術(shù)的內(nèi)在相容性。光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)是與傳統(tǒng)的各類傳感器相比，光纖傳感器用光作為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質(zhì)，具有光纖及光學(xué)測量的特點(diǎn)，有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。電絕緣性能好，抗電磁干擾能力強(qiáng)，非侵入性，高靈敏度，容易實(shí)現(xiàn)對被測信號的遠(yuǎn)距離監(jiān)控，耐腐蝕，防爆，光路有可撓曲性，便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)接。傳感器朝著靈敏、精確、適應(yīng)性強(qiáng)、小巧和智能化的方向發(fā)展，它能夠在人達(dá)不到的地方（如高溫區(qū)或者對人有害的地區(qū)，如核輻射區(qū)），起到人的耳目作用，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。

主要是安裝空間，適合在很狹小的地方安裝。一般有玻璃和纖維的光線。使用時要配信號放大器：

6，什么是光纖傳感器光纖是敏感元件

由于光纖傳感器及技術(shù)具有較其它傳感器無法比擬的特點(diǎn)，所以近幾年來，光纖傳感器與測量技術(shù)發(fā)展成為儀器儀表領(lǐng)域新的發(fā)展方向，而新型光纖傳感器不外乎有以下特點(diǎn)：* 光纖傳感器具有優(yōu)良的傳光性能，傳光損耗很小，目前損耗能達(dá)到≤0.2 dB/km的水平。* 光纖傳感器頻帶寬，可進(jìn)行超高速測量，靈敏度和線性度好。* 光纖傳感器體積很小，重量輕，能在惡劣環(huán)境下進(jìn)行非接觸式、非破壞性以及遠(yuǎn)距離測量。還具有靈敏度高、可靠性好、原材料硅資源韋富、抗電磁干擾，抗腐蝕、耐高壓、電絕緣性能好、可繞曲、防爆、頻帶寬、損耗低等特點(diǎn)。同時，它還便于與計(jì)算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)智能化和遠(yuǎn)距離監(jiān)控。對傳統(tǒng)的傳感器起到擴(kuò)展提高的作用，不少情況下能夠完成前者很難完成甚至不能完成的仟務(wù)。正是由于光纖傳感器具有許多獨(dú)特優(yōu)勢，可以解決許多傳統(tǒng)傳感器無法解決的問題，故自從它問世以來，就被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、交通、電力、機(jī)械、石油化工、民用建筑以及航空航天等各個領(lǐng)域。值此，將討論光纖傳感器在石油化工領(lǐng)域應(yīng)用，即油庫油罐液位、溫度信號實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)方案(見圖0所示)。正因該監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用了光纖液位傳感器、光纖溫度傳感器及光纖液位報警器.為此先對此有關(guān)的光纖傳感器技術(shù)作一介紹。2、光纖傳感器組成與類型光纖傳感器一般是由光源、接口、光導(dǎo)纖維、光調(diào)制機(jī)構(gòu)、光電探測器和信號處理系統(tǒng)等部分組成。來自光源的光線，通過接口進(jìn)入光纖，然后將檢測的參數(shù)調(diào)制成幅度、相位、色彩或偏振信息，最后利用微處理器進(jìn)行信息處理。概括光纖傳感器一般由三部分組成，除光纖之外，還必須有光源和光探測器兩個重要部件，見圖1所示。光纖傳感器一般分為兩大類：一類是傳光型，也稱非功能型光纖傳感器；另一類是傳感型，或稱為功能型光纖傳感器。前者多數(shù)使用多模光纖，以傳輸更多的光量；而傳感型光纖傳感器，是利用被測對象調(diào)制或改變光纖的特性，所以只能用單模光纖。3、測量用的光纖傳感技術(shù)3.1光纖溫度傳感器-傳光型光纖溫度傳感器位圖2(a)為半導(dǎo)體吸光型(傳光型)光纖溫度傳感器示意圖。將一根切斷的光導(dǎo)纖維裝在細(xì)鋼管內(nèi)，光纖兩端面間夾有一塊半導(dǎo)體感溫薄片(如GaAs或InP)，這種半導(dǎo)體感溫薄片透射光強(qiáng)隨被測溫度而變化。因此，當(dāng)光纖一端輸入一恒定光強(qiáng)的光時，由于半導(dǎo)體感溫薄片透射能力隨溫度變化，光纖另一端接收元件所接受的光強(qiáng)也隨被測溫度而改變。于是通過測量光探測器輸出的電量，便能遙測到感溫探頭2(b)處的溫度。探頭中，半導(dǎo)體材料的透過率與溫度的特性曲線如圖2(c)所示，當(dāng)溫度升高時，其透過率曲線向長波長方向移動。顯然，半導(dǎo)體材料的吸收率與其禁帶寬度Eg有關(guān)，禁帶寬度又隨溫度而變化，多數(shù)半導(dǎo)體材料的禁帶寬度Eg隨溫度丁的升高幾乎線性地減小，對應(yīng)于半導(dǎo)體的透過率特性曲線邊沿的波長λg隨溫度升高向長波方向位移。當(dāng)一個輻射光譜與λg相一致的光源發(fā)出的光，通過此半導(dǎo)體時，其透射光的強(qiáng)度隨溫度丁的升高而減少。那何為傳光型光纖傳感器？傳光型光纖傳感器中的光纖僅作為傳輸光的介質(zhì)，只起傳輸光波的作用，對外界信息的“感覺”功能是依靠其它物質(zhì)的敏感元件來完成的，因此必須在光纖端面或中間加裝其它敏感元件才能構(gòu)成傳感器。這樣，傳感器中的光纖中間是中斷的、不連續(xù)的，中斷部分要接上其它介質(zhì)的敏感元件，如圖1所示。調(diào)制器是敏感元件，置于入射光纖和接收光纖之間，在被測對象的作用下，使敏感元件的光路遮斷或使敏感元件的光穿透率發(fā)生變化，這樣，光探測器所接收的光量便成為被測對象調(diào)制后的信號，經(jīng)放大、解凋后，就可得到被測對象。3.2光纖液位傳感器基于全內(nèi)反射原理，可以設(shè)計(jì)成光纖液位傳感器。光纖液位傳感器由以下三部分組成：*接觸液體后光反射量的檢測器件即光敏感元件；*傳輸光信號的雙芯光纖；*發(fā)光、受光和信號處理的接收裝置。圖3(a)所示為光纖液位傳感器的基本結(jié)構(gòu)。這種傳感器的敏感元件和傳輸信號的光纖均由玻璃纖維構(gòu)成，故有絕緣性能好和抗電磁噪聲等優(yōu)點(diǎn)。光纖液位傳感器的工作原理如圖3(b)所示。發(fā)光器件射出來的光通過傳輸光纖送到敏感元件，在敏感元件的球面上，有一部分透過，而其余的光被反射回來。當(dāng)敏感元件與液體相接觸時，與空氣接觸相比，球面部的光透射量增大，而反射量減少。因此，由反射光量即可知道敏感元件是否接觸液體。反射光量決定于敏感元件玻璃的折射率和被測定物質(zhì)的折射率。被測物質(zhì)的折射率越大，反射光量越小。來自敏感元件的反射光，通過傳輸光纖由受光器件的光電晶體管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后輸出。敏感元件的反射光量的變化，若以空氣的光量為基準(zhǔn)，在水中則為-6-—7dB，在油中為-25—30dB。可對反射光量差別很大的水和油等進(jìn)行物質(zhì)判別。用微光檢測液位的光纖液位傳感器有如下特點(diǎn)：*能用于易燃、易爆物等設(shè)施中；*敏感元件的尺寸小，可用于檢測微量液體；*從檢測液體開始到檢測信號輸出為止的響應(yīng)時間短；*敏感元件是玻璃的，故有抗化學(xué)腐蝕性；*能檢測兩種(油、水等)液體界面：*價格低廉。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意，光纖液面?zhèn)鞲衅鞑灰擞糜跈z測粘附在敏感元件玻璃表面的物質(zhì)。如何檢測液位？在裝有液體的槽內(nèi)。將敏感元件安裝在液面下預(yù)定檢測的高度。當(dāng)液面低于這一高度時，從敏感元件產(chǎn)生的反射光量就增加，根據(jù)這時，發(fā)生的信號就能檢測出液面位置。若在不同高度安裝敏感元件，則可檢測液面的高度。4、光纖傳感器與基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)組成的油庫油罐的液位、溫度信號實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。4.1監(jiān)測系統(tǒng)組成。圖0所示可知，監(jiān)測系統(tǒng)分別

本征光纖傳感器指傳感元件包含一根或多根光纖的光纖傳感器，該光纖的一項(xiàng)或多項(xiàng)傳導(dǎo)特性、反射特性或光發(fā)特性取決于被測對象。光纖傳感器包括兩種：功能型——利用光纖本身的某種敏感特性或功能制成.這種傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調(diào)制器,使待測參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后,導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)（如光的強(qiáng)度、波長、頻率、相位、偏正態(tài)等）發(fā)生變化,稱為被調(diào)制的信號光,再經(jīng)過光纖送入光探測器,經(jīng)解調(diào)后,獲得被測參數(shù).傳光型——光纖僅僅起傳輸光的作用,它在光纖端面或中間加裝其它敏感元件感受被測量的變化.理論上任意傳感器都可以改裝成傳光型光纖傳感器.

光纖傳感器具有優(yōu)良的傳光性能，傳光損耗很小，目前損耗能達(dá)到≤0.2 dB/km的水平。 * 光纖傳感器頻帶寬，可進(jìn)行超高速測量，靈敏度和線性度好。 * 光纖傳感器體積很小，重量輕，能在惡劣環(huán)境下進(jìn)行非接觸式、非破壞性以及遠(yuǎn)距離測量。還具有靈敏度高、可靠性好、原材料硅資源韋富、抗電磁干擾，抗腐蝕、耐高壓、電絕緣性能好、可繞曲、防爆、頻帶寬、損耗低等特點(diǎn)。同時，它還便于與計(jì)算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)智能化和遠(yuǎn)距離監(jiān)控。對傳統(tǒng)的傳感器起到擴(kuò)展提高的作用，不少情況下能夠完成前者很難完成甚至不能完成的仟務(wù)。