文档介绍：第8章光电式传感器-光纤传感器
为满足光在光纤内的全内反射， 光入射到光纤端面的入射角θi应满足
一般光纤所处环境为空气，则n0=1，这样上式可表示为
实际工作时需要光纤弯曲，但只要满足全反射条件，光线仍然继续前进。可息具有敏感能力和检测能力的光纤(或特殊光纤)作传感元件，将“传”和“感”合为一体的传感器。
光纤不仅起传光作用，而且还利用光纤在外界因素(弯曲、相变)的作用下，其光学特性(光强、相位、偏振态等)的变化来实现“传”和“感”的功能。
因此，传感器中光纤是连续的。由于光纤连续，增加其长度，可提高灵敏度。
（2）非功能型（或称传光型）光纤传感器
是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，这类传感器称为非功能型（Non Functional Fiber， 缩写为NFF）传感器，又称为传光型传感器。
光纤仅起导光作用，只“传”不“感”，对外界信息的“感觉”功能依靠其他物理性质的功能元件完成。在这种情况下，光纤只是作为光的传输回路，如图8-14(b)、（c）所示，光纤不连续。
在非功能型光纤传感器中，也有并不需要外加敏感元件的情况，光纤把测量对象所辐射、反射的光信号传播到光电元件如图8-14（d）所示。
这种光纤传感器也叫探针型（拾光型）光纤传感器。该类传感器中通常使用单模光纤或多模光纤。典型的例子有光纤激光多普勒速度传感器、光纤液位传感器（外加激光光源）、光纤辐射温度传感器等，其特点是非接触式测量，而且具有较高的精度。
2）根据光受被测对象的调制形式
强度调制型
偏振调制型
频率调制型
相位调制型
（1）强度调制型光纤传感器
是一种利用被测对象的变化引起敏感元件的折射率、吸收或反射等参数的变化，而导致光强度变化来实现敏感测量的传感器。
有利用光纤的微弯损耗；各物质的吸收特性；振动膜或液晶的反射光强度的变化；物质因各种粒子射线或化学、机械的激励而发光的现象；以及物质的荧光辐射或光路的遮断等来构成压力、振动、温度、位移、气体等各种强度调制型光纤传感器。
优点：结构简单、容易实现，成本低。
缺点：受光源强度波动和连接器损耗变化等影响较大 。
是一种利用光偏振态变化来传递被测对象信息的传感器。
有利用光在磁场中媒质内传播的法拉第效应做成的电流、磁场传感器；
利用光在电场中的压电晶体内传播的泡尔效应做成的电场、电压传感器；
这类传感器可以避免光源强度变化的影啊，因此灵敏度高。
（2）偏振调制光纤传感器
（3）频率调制光纤传感器
是一种利用单色光射到被测物体上反射回来的光的频率发生变化来进行监测的传感器。
有利用运动物体反射光和散射光的多普勒效应的光纤速度、流速、振动、压力、加速度传感器；
利用物质受强光照射时的喇曼散射构成的测量气体浓度或监测大气污染的气体传感器。
（4）相位调制传感器
其基本原理是利用被测对象对敏感元件的作用，使敏感元件的折射率或传播常数发生变化，而导致光的相位变化，使两束单色光所产生的干涉条纹发生变化，通过检测干涉条纹的变化量来确定光的相位变化量，从而得到被测对象的信息。通常有：
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、电压传感器以及利用光纤赛格纳克（Sagnac）效应的旋转角速度传感器（光纤陀螺）等。
利用光弹效应（物质的弹性应变，产生双折射，引起其折射率变化的现象 ）的声、压力或振动传感器；
这类传感器的灵敏度很高。但由于须用特殊光纤及高精度检测系统，因此成本高。
传感器
光学现象
被测量
光纤
分类
干涉型
相位调制光线传感器
干涉（磁致伸缩）
干涉（电致伸缩）
Sagnac效应
光弹效应
干涉
电流、磁场
电场、电压
角速度
振动、压力、加速度、位移
温度
SM、PM
SM、PM
SM、PM
SM、PM
SM、PM
a
a
a
a
a
非
 
 
干
 
 
涉
 
 
型
强度调制光纤温度传感器
遮光板遮断光路
半导体透射率的变化
荧光辐射、黑体辐射
光纤微弯损耗
振动膜或液晶的反射
气体分子吸收
光纤漏泄膜
温度、振动、压力、加速度、位移
温度
温度
振动、压力、加速度、位移
振动、压力、位移
气体浓度
液位
MM
MM
MM
SM
MM
MM
MM
b
b
b
b
b
b
b
偏振调制光纤温度传感器
法拉第效应
泡克尔斯效应
双折射变化
光弹效应
电流、磁场
电场、电压、
温度
振动、压力、加速度、位移
SM
MM
SM
MM
b,a
b
b
b
频率调制光纤温度传感器
多普勒效应
受激喇曼散射
光致发光
速度、流速、振动、加速度
气体浓