光纤传感技术的工作原理及特点

来源：中为咨询网www.zwzyzx.com 【日期：2014-08-08 23:23:32】【打印】【关闭】

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光纤传感技术的基本原理是在受到压力、温度、电场、磁场外界环境因素的影响时，光纤中传输的光波容易受到这些外在场或量的调制，因而光波的表征参量如强度、相位、频率、偏振态等会发生相应改变，通过检测这些参量的变化，就可以获得外界被测参量的变化信息，实现对外界被测参量的“传”和“感”的功能。其具体工作原理是由光源发出光波，通过置于光路中的传感元件，将待测外界信息如温度、压力、应变、电场等叠加到载波光波上；承载信息的调制光波通过光纤传输到探测单元，并经信号处理后检测出随待测外界信息变化的感知信号，从而实现传感功能。光纤传感技术工作原理图

根据光纤传感技术的工作原理所形成的光纤传感器及智能仪器仪表系统，主要包括光源、传输光纤、传感元件、光电探测器和信号处理单元等五个部分。光源相当于一个信号源，负责信号的发射；光纤是传输媒介，负责信号的传输；传感元件是感知外界信息，相当于调制器；光探测器负责信号的转换，将光纤送来的光信号转关成电信号；信号处理电路的作用是还原外界信息，相当于解调器。光纤传感技术作为一种新型技术，其技术特点主要表现在以下几个方面：

1）抗电磁干扰、绝缘性好、耐腐蚀

作为传感介质的光纤或者光纤器件，其材料主要成分为二氧化硅，是本质安全的。因此光纤传感技术具有抗电磁干扰、防雷击、防水防潮、耐高温、耐腐蚀等特点，可以在条件比较恶劣的环境中（如强辐射、高腐蚀、易燃易爆、高温高压、深水矿井等场所）使用。

2）体积小、质量轻、可塑性强

光纤作为传感技术的主要组成部分，其体积小、质量轻，而且可以进行一定程度的弯曲，因此可以随被测物体形状改变走向，能最大限度的适应被测环境，既可以埋入复合材料内，也可以粘贴在材料的表面，与待测材料有着良好的相容性。

3）带宽大、损耗低、易于长距离传输

光纤的工作频带宽而且光波在光纤中的传输损耗小（如1550nm光波在标准单模光纤中的传输损耗只有0.2dB/km），适合长距离传感和远程监控。

4）可测参量多、对象广。

通过不同的调制和解调技术，光纤传感技术可以实现多种参量的传感。除了应力、温度、振动、电流、电压等传统传感领域，还可以被应用在测量速度、加速度、转速、转角、弯曲、扭绞、位移、溶液浓度、液体泄漏、气体浓度等新型传感领域。

5）灵敏度高，便于复用、组网。

有效设计的光学传感技术可以使得光纤传感技术实现极高灵敏度的测量。由于光波间不会相互干扰，可利用通信中的波分复用技术在同一根光纤中同时传输很多波长的光信号，而且光纤本身组网便利，有利于与现有光通信设备组成光纤传感网络。

基于光纤传感技术的技术优点，该技术被广泛应用在石油石化、电力、桥梁隧道、地铁、周界安防等领域，并呈现出逐步替代传统传感技术的趋势。（资料来源：中为咨询研究中心编辑部, 中为咨询网可专业提供行业调查报告，产业分析报告，市场分析报告，产业研究报告，光纤传感器市场调查报告，智能仪器仪表行业研究报告，光纤传感系统行业分析报告，物联网行业调查报告……）

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