光纤传感器结构原理及分类图1、光纤传感器结构原理以电为基础的传统传感器是一种把测量的状态转变为可测的电信号的装置。它的电源、敏感元件、信号接收和处理系统以及信息传输均用金属导线连接见图a。光纤传感器则是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。由光发送器、敏感元件光纤或非光纤的、光接收器、信号处理系统以及光纤构成见图b。由光发送器发出的光经源光纤引导至敏感元件。这时光的某一性质受到被测量的调制已调光经接收光纤耦合到光接收器使光信号变为电信号最后经信号处理得到所期待的被测量。可见光纤传感器与以电为基础的传统传感器相比较在测量原理上有本质的差别。传统传感器是以机电测量为基础而光纤传感器则以光学测量为基础。光是一种电磁波其波长从极远红外的lmm到极远紫外线的10
m。它的物理作用和生物化学作用主要因其中的电场而引起。因此讨论光的敏感测量必须考虑光的电矢量E的振动即A电场E的振幅矢量ω光波的振动频率φ光相位t光的传播时间。可见只要使光的强度、偏振态矢量A的方向、频率和相位等参量之一随被测量状态的变化而变化或受被测量调制那么通过对光的强度调制、偏振调制、频率调制或相位调制等进行解调获得所需要的被测量的信息。2、光纤传感器的分类注MM多模SM单模PM偏振保持abc功能型、非功能型、拾光型1根据光纤在传感器中的作用
f光纤传感器分为功能型、非功能型和拾光型三大类。1功能型全光纤型光纤传感器利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤或特殊光纤作传感元件将“传”和“感”合为一体的传感器。光纤不仅起传光作用而且还利用光纤在外界因素弯曲、相变的作用下其光学特性光强、相位、偏振态等的变化来实现“传”和“感”的功能。因此传感器中光纤是连续的。由于光纤连续增加其长度可提高灵敏度。2非功能型或称传光型光纤传感器光纤仅起导光作用只“传”不“感”对外界信息的“感觉”功能依靠其他物理性质的功能元件完成。光纤不连续。此类光纤传感器无需特殊光纤及其他特殊技术比较容易实现成本低。但灵敏度也较低用于对灵敏度要求不太高的场合。3拾光型光纤传感器用光纤作为探头接收由被测对象辐射的光或被其反射、散射的光。其典型例子如光纤激光多普勒速度计、辐射式光纤温度传感器等。2根据光受被测对象的调制形式形式强度调制型、偏振调制、频r