光纤传感器简介

光纤传感器（FOS Fiber Optical Sensor）是20世纪70年代中期伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，他是以光波为载体，光纤为媒质，基于光导纤维感知和传输外界被测量信号的新型传感器。它与以电为基础的传感器有本质区别。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。因此，它同时具有光纤及光学测量的一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点：1抗电磁干扰能力强。2电绝缘性能好。 3易被各种光探测器件接收。4高灵敏度。5容易实现对被测信号的远距离监控。6具有非侵入性。7可方便的进行光电或电光转换。8易与现代高度发展的计算机和电子装置相匹配。光纤传感器可测量位移、应变、压力、速度、加速度、温度、电流、电压、液位、流量、振动、磁场等各种物理量。

传感器的发展方向是越来越灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化。光纤传感哭就是随之发展的新产物。光纤有很多良好的性能，如：抗电磁干扰的性能、抗原子辐射的性能、良好的机械物理特性、绝缘、无感应的电气性能以及耐水、耐高温、耐腐蚀的化学特性等，它能在高温区、高辐射区、及其它恶劣环境下进行工作，改善人类生存环境，为人类做特殊贡献。

光纤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。

根据不同的标准，光纤传感器可分为不同的类：

根据光受被测对象的调制形式可以分为：强度调制型、偏振态制型、相位制型、频率制型；

根据光是否发生干涉可分为：干涉型和非干涉型；

根据是否能够随距离的增加连续地监测被测量可分为：分布式和点分式；

根据光纤在传感器中的作用可以分为两类：一是功能型（Functional Fiber,缩写为FF)传感器，又称为传感型传感器； 二是非功能型（Non Functional Fiber缩写为NFF)，又称为传光型传感器。

根据传感器的机理，光纤传感器又可分为振幅型（强度型）和相位型（干涉型）两种。

下面对传感器的两种分类进行介绍：

一、根据光纤在传感器中的作用分为的两类

功能型传感器

功能型传感器是利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件被测量对光纤内传输的光进行调制, 使传输的光的强度、相位、频率或偏振态等特性发生变化, 再通过对被调制过的信号进行解调, 最后得出被测信号。

光纤在传感器中不仅是导光媒质，也是敏感元件，光在光纤内受被测量调制，多采用多模光纤。

功能型传感器的优点是结构紧凑、灵敏度高。缺点是必须使用特殊光纤，制作成本比较高。 比如光纤陀螺，光纤水听器等。

非功能型传感器

非功能型传感器是利用其它敏感元件感受被测量的变化, 光纤仅作为信息的传输介质，常采用单模光纤。

光纤在非功能型传感器中只起导光作用，光在光纤型敏感元件上受被测量调制。

非功能传感器的优点是不需要特殊光纤和特殊和特殊技术，比较容易实现，制作成本较低。它的缺点是灵敏度比较低。

二、根据传感器机理分成的两类

振幅型传感器

振幅型传感器的工作原理是待测的物理扰动与光纤连接的光纤连接的光纤敏感元件互相作用，直接调制光强。这类传感器的优点是结构比较简单，与光纤技术有相容性，信号检测也比较容易，缺点是灵敏度比较低。

相位型传感器

相位型传感器的原理是在一段单模光纤中传输的相干光，因待测物理场的作用，产生了相位调制。这类传感器的优点灵敏度较高，并可通过改变光纤上的涂层改变传感的物理量。缺点是结构比较复杂，检测也较复杂，并需研制特殊光纤。

三、 光纤传感器的发展历程以及我国国内的研究情况概述

由于上个世纪我国国内的经济以及科学技术不是特别发达，所以很多关于高科技方面的行业都没有特别大的发展，但是现在国内的经济水平有了非常大的发展和进步，尤其是光纤传感器的相关研究也有了一定程度的发展以及进步。我国在二十世纪七十年代末的时候，很多相关的研究工作者以及科学家开始对光纤传感器进行了不断的分析以及研究工作，与此同时对于光纤传感器的研究时间和国际上的相关研究时间比较接近，所以它的发展前景会越来越好。现在我国国内的很多学校或者相关的研究单位，都开始对光纤传感器的相关工作机理以及实际应用进行了相应的研究。这些研究工作人员在光纤温度传感器、压力计、液位计以及电流计等其他相关的行业领域都进行了数量非常可观的研究和实验，并且经过他们的不断努力获得了非常多的科技研究成果，这些研究成果中的大部分都拥有非常高的实际运用价值，还有一些甚至能够达到世界上的先进水平。

虽然我国在光纤传感器的研究方面已经取得了不少的研究成果，然而综合水平与经济实力和科学技术比较强的发达国家相比来说，研究的综合水平就显得比较差。其中国内的研究水平差的表现为商品化以及产业化的方面，大部分的品种还正在进行实验或者研究阶段，在短时间内是不能够进行批量生产以及工程化的实际运用，这样就使得其不能够满足现在的经济市场的需求。与国外相比，光纤传感器的市场份额占我国国内的市场中传感器的总体销售额的比重较小，尤其是在光纤传感器的共性基础技术、中间过程的试验技术以及相关的生产装备技术领域更加突出，在很大程度上不能够实现光纤传感器产品的产业化发展，最终可能导致主要的研究单位比较多，但是相应的生产单位比较少，与此同时相关的研究成果比较多，然而商品化的产品却不是特别多，以及尽管拥有比较高的专业技术水平，但是生产出来的产品的综合质量却是比较低下。