文档介绍：传感器技术第九章光纤传感器
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光纤传感器外形
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光纤传感器基础
光纤波导简称光纤，是用透光率高的电介质(石英、玻璃、塑
光纤传感器是通过对光纤内传输的光进行调制，使传输光的强度、相位、频率或偏振等特性发生变化，再通过对被调制的光信号进行检测，从而得出相应被测量的传感器。
光纤传感器一般可分为两大类：功能型FF和非功能型NF
功能型FF:利用光纤本身的特性，把光纤作为敏感元件。也称传感型光纤传感器，或全光纤传感器。
非功能型：利用其他敏感元件感受被测量的变化，光纤仅做为光的传输介质。所以也称为传光型传感器．或混合型传感器。
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a类：功能型FF
b类：非功能型NF
C类：拾光型NF
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(a) 功能型（全光纤型）光纤传感器
光纤在其中不仅是导光媒质，而且也是敏感元件，光在光纤内受被测量调制。优点：结构紧凑、灵敏度高。
缺点：须用特殊光纤，成本高，
典型例子：光纤陀螺、光纤水听器等。
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(b) 非功能型（或称传光型）光纤传感器
光纤在其中仅起导光作用，光照在非光纤型敏感元件上受被测量调制。
优点：无需特殊光纤及其他特殊技术，
比较容易实现，成本低。
缺点：灵敏度较低。
实用化的大都是非功能型的光纤传感器。
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(c) 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。
典型例子：
光纤激光多普勒速度计
辐射式光纤温度传感器
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光调制与解调技术
光就是一种横波，
光的电矢量E：
B：电场E的振幅矢量
ω：光波的振动频率
：光相位
可以用被测量调制光的不同参数，实现对被测量的测量。例如：光的强度调制、偏振(矢量B的方向)调制、频率调制或相位调制
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强度调制与解调
利用被测对象引起载波光强度变化，从而实现对被测对象进行检测的方式。光强度变化可以直接用光电探测器进行检测，
优点: 结构简单、容易实现、成本低。
缺点: 易受光源波动和连接器损耗变化等的影响
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1、微弯损耗光纤传感器
基于微弯损耗机理的强度调制型传感器的结构如图所示。由光纤中光功率的数值可得到诸如压力、位移等被测量的大小。
光输入
光输出
变形器
光纤
L
Λ
微弯损耗光纤传感器原理
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∆ β= β1- β2 ，其中 β1和β2分别为纤芯传输模的传输常数和包层辐射模的传输常数。
渐变型光纤中：
阶跃型光纤中：
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2. 光强度的外调制
遮断型
发送光纤
接收光纤
反射型
接收光纤
发送光纤
光纤
探头
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发射光纤与接收光纤的四种分布
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偏振调制与解调
利用光的偏振态的变化来传递被测对象信息
应用：
电流、磁场传感器：法拉第效应；
电场、电压传感器：泡尔效应；
压力、振动或声传感器：光弹效应；
温度、压力、振动传感器：双折射性
优点：可避免光源强度变化的影响，灵敏度高。
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相位调制与解调
被测对象导致光的相位变化，然后用干涉仪来检测这种相位变化而得到被测对象的信息。
利用光弹效应的声、压力或振动传感器；
利用磁致伸缩效应的电流、磁场传感器；
利用电致伸缩的电场、电压传感器
利用