光纤传感技术，分布式光纤传感技术与基于不同调制方式的光纤传感器有何明显的不同

来源：整理时间：2023-08-19 19:28:40 编辑：智能门户手机版

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1，分布式光纤传感技术与基于不同调制方式的光纤传感器有何明显的不同
2，光纤传感的理论与技术应用有哪些
3，光纤传感是什么
4，光纤传感在工业上的应用有哪些
5，光纤传感器的特点是什么
6，什么是光纤传感器光纤是敏感元件

1，分布式光纤传感技术与基于不同调制方式的光纤传感器有何明显的不同

光纤传感器原理:研究光在调制区内,外界信号与光的相互作用,即研究光被外界参数的调制原理.外界信号可能引起光的强度,波长,频率,相位,偏振态等光学性质的变化,从而形成不同的调制! 一般分为两大类:功能型传感器又称传感型传感器(FF),非功能型传感器又称传光型传感器(NFF)

分布式光纤传感技术与基于不同调制方式的光纤传感器有何明显的不同

2，光纤传感的理论与技术应用有哪些

光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光信号经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生变化，成为被调制的信号源，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。

光纤光栅传感技术的优点光纤光栅传感技术除了具有普通光纤传感技术的本质防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、对电绝缘、无电传输等许多优点外，还有一些明显优于其它光纤传感技术的特点： ? 波长编码的数字式传感，使用可靠性高，寿命长，能进行。

光纤传感的理论与技术应用有哪些

3，光纤传感是什么

光纤传感是以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。光纤传感，包含对外界信号（被测量）的感知和传输两种功能。所谓感知（或敏感），是指外界信号按照其变化规律使光纤中传输的光波的物理特征参量，如强度（功率）、波长、频率、相位和偏振态等发生变化，测量光参量的变化即“感知”外界信号的变化。这种“感知”实质上是外界信号对光纤中传播的光波实时调制。所谓传输，是指光纤将受到外界信号调制的光波传输到光探测器进行检测，将外界信号从光波中提取出来并按需要进行数据处理，也就是解调。因此，光纤传感技术包括调制与解调两方面的技术，即外界信号（被测量）如何调制光纤中的光波参量的调制技术（或加载技术）及如何从被调制的光波中提取外界信号（被测量）的解调技术（或检测技术）。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤，具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点。光波不怕电磁干扰，易为各种光探测器件接收，可方便的进行光电或电光转换，易与高度发展的现代电子装置和计算机相匹配。光纤工作频带宽，动态范围大，适合于遥测遥控，是一种优良的低损耗传输线；在一定条件下，光纤特别容易接受被测量或场的加载，是一种优良的敏感元件；光纤本身不带电，体积小，质量轻，易弯曲，抗电磁干扰，抗辐射性能好，特别适合于易燃、易爆、空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下使用。因此，光纤传感技术一问世就受到极大重视，几乎在各个领域得到研究与应用，成为传感技术的先导，推动着传感技术蓬勃发展。

光纤传感是什么

4，光纤传感在工业上的应用有哪些

光强调制是光纤传感技术中相对比较简单，用得最广泛的一种调制方法。其基本原理是利用外界信号（被测量）的扰动改变光纤中光（宽谱光或特定波长的光）的强度（即调制），再通过测量输出光强的变化（解调）实现对外界信号的测量。光相位调制，是指外界信号（被测量）按照一定的规律使光纤中传播的光波相位发生响应的变化，光相位的变化量即反映被测外界量。光纤传感技术中使用的光相位调制大体有三种类型。一类为功能型调制，外界信号通过光纤的力应变效应、热应变效应、弹光效应及热光效应使传感光纤的几何尺寸和折射率等参数发生变化，从而导致光纤中的光相位变化，以实现对光相位的调制。第二类为萨格奈克效应调制，外界信号（旋转）不改变光纤本身的参数，而是通过旋转惯性场中的环形光纤，使其中相向传播的两光束产生相应的光程差，以实现对光相位的调制。第三类为非功能型调制，即在传感光纤之外通过改变进入光纤的光波程差实现对光纤中光相位的调制。外界信号（被测量）通过选频、滤波等方式改变光纤中传输光的波长，测量波长变化即可检测到被测量，这类调制方式称为光波长调制。目前用于光波长调制的方法主要是光学选频和滤波。传统的光波长调制方法主要有F-P干涉式滤光、里奥特偏振双折射滤光及各种位移式光谱选择等外调制技术。近20多年来，尤其近几年迅速发展起来的光纤光栅滤光技术为功能型光波长调制技术开辟了新的前景。光频率调制，是指外界信号（被测量）对光纤中传输的光波频率进行调制，频率偏移即反映被测量。目前使用较多的调制方法为多普勒法，即外界信号通过多普勒效应对接收光纤中的光波频率实施调制，是一种非功能型调制。

5，光纤传感器的特点是什么

光纤传感器的特点：一、灵敏度较高二、几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意形状的光纤传感器三、可以制造传感各种不同物理信息（声、磁、温度、旋转等）的器件；四、可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境；五、而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。附属说明：可以用来检测多种物理量，比如声场、电场、压力、振动、温度、加速度等，还可以完成现有检测工作中难以完成的检测任务。在狭小的空间里，在强电磁干扰和高电压的环境里，光纤传感器都显示出了超强的能力。目前光纤传感器已经有70多种，大致上分成光纤自身传感器和利用光纤传感器。近年来得到很好的发展，大多应用在低碳领域。在风力发电中，光纤传感工艺开始用于检测和优化风力发电风轮系统。作为发展最快的能源工艺，风轮的尺寸越来越大。这些风轮体积巨大，又安装在比较遥远的地点。监控工程师需要实时了解这些风轮的状态。因此，光纤传感器就能发挥其功效，帮助工程师了解风力发电机机组的运行情况。光纤传感器工艺耗能极低而且灵敏，特别在远距离传输中，信号稳定，受干扰小。这些特点使光纤传感器成为极端环境下的理想选择。

随着光纤技术的发展，运用光纤作为材料制作传感器应运而生。光纤因为有抗干扰能力强、绝缘性好，耐高温好，所以用来开发很多种传感器，比如光纤液位、光纤温度、光纤陀螺、光纤电流等等。按传输模式光纤可分为单模跟双模两种。跟双模光纤相比，单模光纤具有更好的线性跟灵敏度。双模光纤也有它的优点，它具有更好的强度，容易制造。光纤的能够传光因为光线在纤层跟包覆层之间形成全反射，能够在光纤当中快速的通过。光纤传感器按原理可以分为功能型光纤传感器跟非功能型光纤传感器，两者的区别在于其中的调制器不同。非功能光纤传感器的光纤仅仅作为光的传播介质。光纤按被测物理量分为光线液位传感器，光纤温度传感器，光纤陀螺仪，光纤速度传感器等等，传感器之家是按这种分类进行产品展示的，列举了几种典型的光纤传感器。光纤调制有强度调制、频率调制、波长调制、相位调制、偏振态调制等等。下面就为传感器之家所列举的光纤温度传感器做一个简要介绍。光纤温度传感器有相位、光强、偏振光调制等等，光纤温度传感器中一般有两根单模光纤，其中一根作为参考，叫做参考臂。当测量臂处于温度场中，会产生相位的变化，从而引起条纹移动，条纹的移动数量就能看出温度的变化情况。

光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光信号经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等）发生变化，成为被调制的信号源，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。特点一。灵敏度较高；二。几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意形状的光纤传感器；三。可以制造传感各种不同物理信息（声、磁、温度、旋转等）的器件；四。可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境；五。而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。光纤传感器的优点是与传统的各类传感器相比，光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质，具有光纤及光学测量的特点，有一系列独特的优点。电绝缘性能好，抗电磁干扰能力强，非侵入性，高灵敏度，容易实现对被测信号的远距离监控，耐腐蚀，防爆，光路有可挠曲性，便于与计算机联接。传感器朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展，它能够在人达不到的地方（如高温区或者对人有害的地区，如核辐射区），起到人的耳目作用，而且还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。

主要是安装空间，适合在很狭小的地方安装。一般有玻璃和纤维的光线。使用时要配信号放大器：

6，什么是光纤传感器光纤是敏感元件

由于光纤传感器及技术具有较其它传感器无法比拟的特点，所以近几年来，光纤传感器与测量技术发展成为仪器仪表领域新的发展方向，而新型光纤传感器不外乎有以下特点：* 光纤传感器具有优良的传光性能，传光损耗很小，目前损耗能达到≤0.2 dB/km的水平。* 光纤传感器频带宽，可进行超高速测量，灵敏度和线性度好。* 光纤传感器体积很小，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。还具有灵敏度高、可靠性好、原材料硅资源韦富、抗电磁干扰，抗腐蚀、耐高压、电绝缘性能好、可绕曲、防爆、频带宽、损耗低等特点。同时，它还便于与计算机相连，实现智能化和远距离监控。对传统的传感器起到扩展提高的作用，不少情况下能够完成前者很难完成甚至不能完成的仟务。正是由于光纤传感器具有许多独特优势，可以解决许多传统传感器无法解决的问题，故自从它问世以来，就被广泛应用于医疗、交通、电力、机械、石油化工、民用建筑以及航空航天等各个领域。值此，将讨论光纤传感器在石油化工领域应用，即油库油罐液位、温度信号实时监测系统中的设计方案(见图0所示)。正因该监测系统应用了光纤液位传感器、光纤温度传感器及光纤液位报警器.为此先对此有关的光纤传感器技术作一介绍。2、光纤传感器组成与类型光纤传感器一般是由光源、接口、光导纤维、光调制机构、光电探测器和信号处理系统等部分组成。来自光源的光线，通过接口进入光纤，然后将检测的参数调制成幅度、相位、色彩或偏振信息，最后利用微处理器进行信息处理。概括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，见图1所示。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，或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；而传感型光纤传感器，是利用被测对象调制或改变光纤的特性，所以只能用单模光纤。3、测量用的光纤传感技术3.1光纤温度传感器-传光型光纤温度传感器位图2(a)为半导体吸光型(传光型)光纤温度传感器示意图。将一根切断的光导纤维装在细钢管内，光纤两端面间夹有一块半导体感温薄片(如GaAs或InP)，这种半导体感温薄片透射光强随被测温度而变化。因此，当光纤一端输入一恒定光强的光时，由于半导体感温薄片透射能力随温度变化，光纤另一端接收元件所接受的光强也随被测温度而改变。于是通过测量光探测器输出的电量，便能遥测到感温探头2(b)处的温度。探头中，半导体材料的透过率与温度的特性曲线如图2(c)所示，当温度升高时，其透过率曲线向长波长方向移动。显然，半导体材料的吸收率与其禁带宽度Eg有关，禁带宽度又随温度而变化，多数半导体材料的禁带宽度Eg随温度丁的升高几乎线性地减小，对应于半导体的透过率特性曲线边沿的波长λg随温度升高向长波方向位移。当一个辐射光谱与λg相一致的光源发出的光，通过此半导体时，其透射光的强度随温度丁的升高而减少。那何为传光型光纤传感器？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”功能是依靠其它物质的敏感元件来完成的，因此必须在光纤端面或中间加装其它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，中断部分要接上其它介质的敏感元件，如图1所示。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，使敏感元件的光路遮断或使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、解凋后，就可得到被测对象。3.2光纤液位传感器基于全内反射原理，可以设计成光纤液位传感器。光纤液位传感器由以下三部分组成：*接触液体后光反射量的检测器件即光敏感元件；*传输光信号的双芯光纤；*发光、受光和信号处理的接收装置。图3(a)所示为光纤液位传感器的基本结构。这种传感器的敏感元件和传输信号的光纤均由玻璃纤维构成，故有绝缘性能好和抗电磁噪声等优点。光纤液位传感器的工作原理如图3(b)所示。发光器件射出来的光通过传输光纤送到敏感元件，在敏感元件的球面上，有一部分透过，而其余的光被反射回来。当敏感元件与液体相接触时，与空气接触相比，球面部的光透射量增大，而反射量减少。因此，由反射光量即可知道敏感元件是否接触液体。反射光量决定于敏感元件玻璃的折射率和被测定物质的折射率。被测物质的折射率越大，反射光量越小。来自敏感元件的反射光，通过传输光纤由受光器件的光电晶体管进行光电转换后输出。敏感元件的反射光量的变化，若以空气的光量为基准，在水中则为-6-—7dB，在油中为-25—30dB。可对反射光量差别很大的水和油等进行物质判别。用微光检测液位的光纤液位传感器有如下特点：*能用于易燃、易爆物等设施中；*敏感元件的尺寸小，可用于检测微量液体；*从检测液体开始到检测信号输出为止的响应时间短；*敏感元件是玻璃的，故有抗化学腐蚀性；*能检测两种(油、水等)液体界面：*价格低廉。在实际应用中应注意，光纤液面传感器不宜用于检测粘附在敏感元件玻璃表面的物质。如何检测液位？在装有液体的槽内。将敏感元件安装在液面下预定检测的高度。当液面低于这一高度时，从敏感元件产生的反射光量就增加，根据这时，发生的信号就能检测出液面位置。若在不同高度安装敏感元件，则可检测液面的高度。4、光纤传感器与基于CAN总线网络组成的油库油罐的液位、温度信号实时监测系统设计方案。4.1监测系统组成。图0所示可知，监测系统分别

本征光纤传感器指传感元件包含一根或多根光纤的光纤传感器，该光纤的一项或多项传导特性、反射特性或光发特性取决于被测对象。光纤传感器包括两种：功能型——利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成.这种传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器,使待测参数与进入调制区的光相互作用后,导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等）发生变化,称为被调制的信号光,再经过光纤送入光探测器,经解调后,获得被测参数.传光型——光纤仅仅起传输光的作用,它在光纤端面或中间加装其它敏感元件感受被测量的变化.理论上任意传感器都可以改装成传光型光纤传感器.

光纤传感器具有优良的传光性能，传光损耗很小，目前损耗能达到≤0.2 dB/km的水平。 * 光纤传感器频带宽，可进行超高速测量，灵敏度和线性度好。 * 光纤传感器体积很小，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。还具有灵敏度高、可靠性好、原材料硅资源韦富、抗电磁干扰，抗腐蚀、耐高压、电绝缘性能好、可绕曲、防爆、频带宽、损耗低等特点。同时，它还便于与计算机相连，实现智能化和远距离监控。对传统的传感器起到扩展提高的作用，不少情况下能够完成前者很难完成甚至不能完成的仟务。