傳感器的應用及檢測

偏振調制光纖傳感器，這是一種利用光的偏振態的變化傳遞被測對象信息的傳感器。常見的有利用光在磁場媒質內傳播的法拉第效應做成的電流、磁場傳感器，利用光在電場中的壓電晶體內傳播的泡克爾斯效應做成的電場、電壓傳感器，利用物質的光彈效應構成的壓力、振動或聲傳感器，以及利用光纖的雙折射性構成溫度、壓力、振動等傳感器。這類傳感器可以避免光源強度變化的影響，靈敏度高。

高靈敏度。高靈敏度是光學測量的優點之一。利用光作用為信息載體的光纖傳感器的靈敏度很高，它是某些精密測量與控制的的工具。

電絕緣。因為光纖本身是電介質，而且敏感元件也可用電介質材料制作，因此光纖傳感器具有良好的電絕緣性，特別適用于高壓供電系統及大容量電機的測試。

非功能型（或稱傳光型）光纖傳感器。如圖4.4.5(b)所示，光纖在其中僅起導光作用，光照在光纖型敏感元件上受被測量調制。此類光纖傳感器無須特殊光纖及其他特殊技術，比較容易實現，成本低，但靈敏度也較低，應用于對靈敏度要求不太高的場合。目前，已實用化或尚在研制中的光纖傳感器，大多是非功能型的。

功能型（全光纖型）光纖傳感器。如圖4.4.5(a)所示，光纖在其中不僅是導光媒質，而且也是敏感元件，光在光纖內受被測量調制。此類傳感器的優點是結構緊湊、靈敏度高，但是，它需用特殊光纖的檢測技術，因此成本高。其典型例子如光纖陀螺、光張水聽器等。

   光纖傳感器可分為以下4種不同的調制形式。

拾光型光纖傳感器。如圖4.4.5(c)所示，用光纖作為探頭，接收由被測對象輻射的光或被其反射、散射的光。其典型例子如：光纖激光多普勒速度計、輻射式光纖溫度傳感器等。

抗電磁干擾。這是光纖測量及光纖傳感器的極其的性能特征，因此光纖傳感器特別適用于高壓大電流、強磁場噪聲、強輻射等惡劣環境中，能解決許多傳統傳感器無法解決的問題。

根據光受被測對象的調制形式分類

強度調制型光纖傳感器，這是一種利用被測對象的變化引起敏感元件的折射率、吸收或反射等參數的變化，而導致光強度變化實現敏感測量的傳感器。常見的利用光纖的微彎損耗，各種物質的吸收特性，振動膜或液晶的反射光強度的變化，物質因各種粒子射線 或化學、機械的激勵而發光的現象，以及物質的熒光輻射或光路的遮斷等構成壓力、振動、位移、氣體等各種強度調制型光纖傳感器。這類光纖傳感器的優點是結構簡單、容易實現、成本低。其缺點是受光源強度的波動和連接器損耗變化等的影響較大。

光纖傳感器的特點

非侵入性。由于傳感器頭可做成電絕緣的，而且其體積可以做得很?。ㄗ钚】勺龅街簧源笥诠饫w的芯徑），因此它不僅對電磁場是非侵入式的，而且對速度場也是非侵入式的，故對被測場的不產生干擾。這對于弱電磁場及小管道內流速、流量等的監測特別具有實用價值。

容易實現對被測信號的遠距離監控。由于光纖的傳輸損耗很?。壳笆⒉Ａ倒饫w的最小光損耗可低達0.16dB/km），因此光纖傳感器技術與遙測技術相結合，很容易實現對被測場的遠距離監控，這對于工業生產過程的自動控制及對核輻射、易燃、易爆氣體和大氣污染等進行監測尤為重要。

頻率調制光纖佑，這是一種利用由被測對象引起的光頻率的變化進行監測的傳感器。通常有利用運動物體反射光和散射光的多普勒效應的光纖速度、流速、振動、壓力、加速度傳感器，利用物質受強光照射時的喇曼散射構成的測量氣體濃度或監測大氣污染的氣體傳感器，以及利用光致發光的溫度傳感器等。

相位調制傳感器，其基本原理是利用被測對象對敏感元件的作用，使敏感元件的折射率或傳播常數發生變化，而導致光的相位變化，然后用干涉儀檢測這種相位變化而得到被測對象的信息。通常有：利用光彈效應的聲、壓力或振動傳感器，利用磁致伸縮效應的電流、磁場傳感器，利用電致伸縮的電場、電壓傳感器，以及利用Sagnac效應的旋轉角速度傳感器（光纖陀螺）等。這類傳感器的靈敏度很高，但由于需用特殊光纖及高精度檢測系統，因此成本很高。