光纖傳感器根據(jù)其利用的不同原理,主要可以分為四種,每種傳感器都有自身的特性和優(yōu)缺點(diǎn),利用這些不同原理的光纖傳感器,可以用來(lái)測(cè)量不同的參數(shù)。
1、強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器
是一種利用被測(cè)對(duì)象的變化引起敏感元件的折射率、吸收或反射等參數(shù)的變化,而導(dǎo)致光強(qiáng)度變化來(lái)實(shí)現(xiàn)敏感測(cè)量的傳感器。有利用光纖的微彎損耗;各物質(zhì)的吸收特性;振動(dòng)膜或液晶的反射光強(qiáng)度的變化;物質(zhì)因各種粒子射線(xiàn)或化學(xué)、機(jī)械的激勵(lì)而發(fā)光的現(xiàn)象;以及物質(zhì)的熒光輻射或光路的遮斷等來(lái)構(gòu)成壓力、振動(dòng)、溫度、位移、氣體等各種強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器。
優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn),成本低。
缺點(diǎn):受光源強(qiáng)度波動(dòng)和連接器損耗變化等影響較大 。
2、偏振調(diào)制光纖傳感器
是一種利用光偏振態(tài)變化來(lái)傳遞被測(cè)對(duì)象信息的傳感器。有利用光在磁場(chǎng)中媒質(zhì)內(nèi)傳播的法拉第效應(yīng)做成的電流、磁場(chǎng)傳感器;利用光在電場(chǎng)中的壓電晶體內(nèi)傳播的泡爾效應(yīng)做成的電場(chǎng)、電壓傳感器;利用物質(zhì)的光彈效應(yīng)構(gòu)成的壓力、振動(dòng)或聲傳感器;以及利用光纖的雙折射性構(gòu)成溫度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)傳感器等。
優(yōu)點(diǎn):可以避免光源強(qiáng)度變化的影響,因此靈敏度高。
缺點(diǎn):不容易實(shí)現(xiàn)
3、頻率調(diào)制光纖傳感器
是一種利用單色光射到被測(cè)物體上反射回來(lái)的光的頻率發(fā)生變化來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的傳感器。有利用運(yùn)動(dòng)物體反射光和散射光的多普勒效應(yīng)的光纖速度、流速、振動(dòng)、壓力、加速度傳感器;利用物質(zhì)受強(qiáng)光照射時(shí)的喇曼散射構(gòu)成的測(cè)量氣體濃度或監(jiān)測(cè)大氣污染的氣體傳感器;以及利用光致發(fā)光的溫度傳感器等。
優(yōu)點(diǎn):容易實(shí)現(xiàn),成本低
缺點(diǎn):靈敏度低
4、相位調(diào)制傳感器
其基本原理是利用被測(cè)對(duì)象對(duì)敏感元件的作用,使敏感元件的折射率或傳播常數(shù)發(fā)生變化,而導(dǎo)致光的相位變化,使兩束單色光所產(chǎn)生的干涉條紋發(fā)生變化,通過(guò)檢測(cè)干涉條紋的變化量來(lái)確定光的相位變化量,從而得到被測(cè)對(duì)象的信息。通常有利用光彈效應(yīng)的聲、壓力或振動(dòng)傳感器;利用磁致伸縮效應(yīng)的電流、磁場(chǎng)傳感器;利用電致伸縮的電場(chǎng)、電壓傳感器以及利用光纖賽格納克(Sagnac)效應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角速度傳感器(光纖陀螺)等。這類(lèi)傳感器的靈敏度很高。但由于須用特殊光纖及高精度檢測(cè)系統(tǒng),因此成本高。