光纤传感器的原理与类型详解

光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和光探测器两个重要部件。

光纤传感器一般分为两大类：一类是传光型，也称非功能型光纤传感器；另一类是传感型，也称为功能型光纤传感器。前者多数使用多模光纤，以传输更多的光量；而后者是利用被测对象调制或改变光纤的特性，所以主要用单模光纤。

1）传光型光纤传感器

传光型光纤传感器中的光纤仅作为传输光的介质，只起传输光波的作用，对外界信息的“感觉”功能是依靠其他物质的敏感元件来完成的，因此，需要在光纤端面或中间加装其他敏感元件才能构成传感器。这样，传感器中的光纤中间是中断的、不连续的，中断部分要接上其他介质的敏感元件，如图9.6所示。

图9.6　传光型光纤传感器的组成

调制器是敏感元件，置于入射光纤和接收光纤之间。在被测对象的作用下，敏感元件的光路被遮断或敏感元件的光穿透率发生变化，这样，光探测器所接收的光量便成为被测对象调制后的信号，经放大、解调后，就可得到被测对象。

传光型光纤传感器主要利用已有的敏感材料作为其敏感元件，这样可利用现有的优质敏感元件来提高光纤传感器的灵敏度。由于光纤只起传光的作用，所以采用通信光纤甚至普通的多模光纤就能满足要求。

传光型光纤传感器占据了光纤传感器的绝大多数。(www.xing528.com)

2）传感型光纤传感器

传感型光纤传感器的传感元件是对外界信息具有敏感能力和检测功能的光纤，它将“传”和“感”合为一体，利用被测对象调制或改变光纤的传输特性。在传感型光纤传感器中，光纤不仅起传光的作用，还利用光纤在外界因素（弯曲等）作用下，其光学特性（光强、相位、偏振态等）的变化来实现检测功能。因此，传感型光纤传感器中的光纤是连续的，如图9.7所示。

图9.7　传感型光纤传感器的组成

根据对光调制手段的不同，光纤传感器可分为强度调制、相位调制、频率调制、偏振调制、波长调制等不同工作原理的光纤传感器。

光纤传感器有以下三大特点：

①具有优良的传光性能，传光损耗很小。

②频带宽，可进行超高速测量，灵敏度和线性度好。

③体积很小，重量轻，能在恶劣环境下进行非接触式、非破坏性以及远距离测量。