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《分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究》篇一一、引言随着现代科技的不断进步，分布式光纤传感技术以其独特的优势在众多领域得到了广泛应用。
特别是在结构健康监测领域，分布式光纤传感技术因其高灵敏度、高空间分辨率和长距离监测能力，成为了结构应变及开裂监测的重要手段。
本文将详细探讨分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究。
二、分布式光纤传感技术概述分布式光纤传感技术是一种基于光纤的光学传感技术，通过在光纤中传输的光信号与外界环境相互作用，实现对温度、应变、振动等物理量的测量。
其核心原理是利用光时域反射技术（OTDR）和光频域反射技术（OFDR）等手段，对光纤中的后向散射光信号进行分析，从而获取沿光纤分布的物理量信息。
三、分布式光纤传感技术在结构应变监测中的应用（一）应用原理在结构应变监测中，分布式光纤传感技术通过将光纤埋设或粘贴在结构物表面或内部，利用光纤对结构物的微小形变进行感知和测量。
当结构物发生形变时，光纤中的光信号会随之发生变化，通过分析这些变化，可以推算出结构物的应变情况。
（二）应用案例以大型桥梁结构为例，通过在桥梁关键部位埋设光纤传感器，可以实时监测桥梁的应变分布情况。
一旦发现异常应变，可以及时采取措施，避免桥梁发生结构性损伤或垮塌事故。
四、分布式光纤传感技术在结构开裂监测中的应用（一）应用原理在结构开裂监测中，分布式光纤传感技术可以通过检测光纤中光信号的突然变化来预测和监测结构的开裂。
当结构发生开裂时，由于裂缝的产生和发展，光纤中的光信号会受到影响，这些变化可以被传感器捕捉并分析，从而实现对结构开裂的监测。
（二）应用案例以建筑物结构为例，通过在建筑物的关键部位布设光纤传感器，可以实时监测建筑物的开裂情况。
这对于预防建筑物因开裂而导致的安全事关重大，能够为建筑物的维护和修缮提供有力支持。
五、结论分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中具有重要的应用价值。
其高灵敏度、高空间分辨率和长距离监测能力使其成为了现代结构健康监测的重要手段。
新型光纤传感器的设计与应用在当今科技飞速发展的时代，传感器作为获取信息的关键器件，在各个领域都发挥着至关重要的作用。
其中，光纤传感器以其独特的优势，逐渐成为研究的热点，并在众多应用场景中展现出巨大的潜力。
光纤传感器是一种基于光在光纤中传播时，其特性会受到外界物理量（如温度、压力、应变、位移等）影响的原理而设计的传感器。
与传统的电传感器相比，光纤传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、高灵敏度、高分辨率、易于实现分布式测量等优点。
在新型光纤传感器的设计中，研究人员不断探索新的结构和原理，以提高传感器的性能和适用范围。
例如，基于光纤布拉格光栅（FBG）的传感器，通过在光纤芯内写入周期性的折射率变化结构，当外界物理量发生变化时，光栅的周期和折射率会相应改变，从而导致反射光的波长发生变化，通过检测反射光波长的变化即可实现对物理量的测量。
此外，还有基于长周期光纤光栅（LPFG）、光纤法珀腔（FPI）、光子晶体光纤（PCF）等结构的传感器，每种结构都有其独特的特点和适用场景。
为了提高传感器的灵敏度，研究人员采用了多种方法。
一方面，优化传感器的结构设计，如增加光栅的长度、减小光纤的直径等；另一方面，利用特殊的材料和工艺，如在光纤表面镀上敏感膜，或者采用纳米技术对光纤进行改性。
同时，通过采用多路复用技术，可以在一根光纤上集成多个传感器，实现对多个物理量的同时测量，大大提高了测量效率和系统的集成度。
新型光纤传感器在众多领域都有着广泛的应用。
在工业领域，它们可以用于监测机械设备的运行状态，如监测旋转轴的振动、电机的温度等，及时发现故障隐患，保障生产的安全和稳定。
在航空航天领域，光纤传感器可以安装在飞机的机翼、机身等部位，实时监测结构的应变和温度分布，为飞行器的设计和维护提供重要的数据支持。
在医疗领域，光纤传感器可以用于生物体内的生理参数监测，如血压、血糖、血氧等，为疾病的诊断和治疗提供更加精准的信息。
在桥梁、隧道等大型基础设施的健康监测中，光纤传感器也发挥着重要作用。
光纤传感器的应用与研究光纤传感器是一种利用光学传输来测量物理量的传感器。
相比于传统的电气式传感器，光纤传感器具有无电磁干扰、小尺寸、高灵敏度等优点，因此在领域广泛应用。
本文将从光纤传感器的基本结构和工作原理、应用领域、研究进展等方面进行分析。
一、光纤传感器的基本结构和工作原理光纤传感器主要由光源、光纤、检测器和信号处理器组成。
其中重要的是光纤，它可分为单模光纤和多模光纤两种。
根据传感器的工作原理，光纤传感器可分为反射式光纤传感器和透射式光纤传感器，前者的工作原理是通过入射光的反射，来检测外界物理信息；后者是通过介质的衰减和散射等特性来测量被测物理量。
光纤传感器的工作原理是利用光的传播特性来间接地测量外界环境中存在的一些物理量。
它包括了利用光强、光相位、拉曼散射、布里渊散射等技术来实现物理量的测量。
在应用中，光纤传感器的光源一般是激光器和LED光源。
检测器几乎都是光电二极管和光电探测器。
至于信号处理器，已经被新技术的发展所淘汰，被DSP芯片系统所替代。
二、光纤传感器的应用领域光纤传感器的应用领域十分广泛，包括了海洋、能源、生物医学、环保、安全控制等多个领域。
以下就为大家列出其中几个应用领域和典型的实例。
1.海洋领域海洋是一个复杂而浩瀚的环境。
光纤传感器的应用可以大大提高海洋数据采集的效率。
比如，在海底光纤通信项目中，通过光纤传感器来监测海底气体的释放，实现对气体释放量的自动记录和长时间的在线监测。
而在海底管道防腐蚀的应用中，则是通过光纤检测管道的温度变化，用来判断防腐材料的拱起和龟裂程度。
2.生物医学领域光纤传感器在生物医学领域中也有着重要的应用。
生物医学领域中最常用的是拉曼散射光谱技术，也就是利用光与物质相互作用的散射现象，来确定生物分子的组成和浓度。
比如，有一种光纤传感器用于监测病人的体温和血氧饱和度。
此外，其他应用也包括了对光纤传感器的生物污染检测，光纤传感器的微型化技术更是在单细胞探索、分子诊断等领域中发挥了重要的作用。
光纤传感技术的研究及应用随着科技的不断发展，人们对于传感技术的需求也越来越高。
而在传感技术中，光纤传感技术无疑是一种颇为先进的技术。
本文将重点介绍光纤传感技术的研究和应用。
一、光纤传感技术的定义与特点光纤传感技术是一种利用光纤传输光信号来传感物理量的技术。
相对于传统传感技术，其具有以下几个特点：1、高灵敏度和高分辨率：光纤传感技术可以输出高精度且稳定的信号，从而能够对微小的物理量变化做出快速响应。
2、抗干扰性能好：光纤传感技术的测量不会受到外界较大的电磁干扰和温度变化的影响，具有很好的抗干扰性能。
3、安装方便：由于光纤外径小、重量轻，因此方便在各种实际环境中安装，安装操作简单、灵活方便。
二、光纤传感技术的研究进展自上世纪70年代开始，光纤传感技术就逐渐开始得到关注。
如今，这项技术已经被广泛应用于医疗、航空航天、军事、地质勘探、电力、通讯等领域。
而在光纤传感技术研究领域，下面列举出几个重要的方向。
1、光纤传感器的研制：如光纤温度、应变传感器、光纤加速度传感器、光纤压力传感器等。
光纤传感器将光纤的光学特性相结合，能够实现对环境参数的灵敏监测和精确测量。
2、光纤传感器网络的研究：随着智能化技术的不断进步，光纤传感器网络也因此得到广泛研究。
光纤传感器网络结构简单、各节点可互连互通，且能够对环境的多种参数进行实时监测，广泛运用于航空、通讯、医疗等不同领域。
3、光纤微波传感技术的研究：利用光纤的响应特性实现微波电场、磁场等物理量的测量和检测。
这种光纤微波传感技术在军事、安全监视和通讯系统中有着广泛应用。
三、光纤传感技术的应用光纤传感技术已经应用于众多领域，下面列举出几个代表性的应用案例。
1、医疗领域：光纤生物传感器用于血流速度监测、生物分子检测等医疗应用，大大提高了医疗技术水平和诊治效率。
2、地质勘探领域：通过测量矿区地下水位，能够预防地下水突发泄漏，保障采矿安全。
3、电力领域：光纤缆的应用可以精确监测电力线路的振动和应力情况，提高线路故障定位精度。
新型光纤传感器技术的应用
光纤传感技术是一种新兴的传感技术，近些年来，在工业生产
和科学研究方面得到了广泛应用。
其优点是结构简单，体积小，
灵敏度高，抗干扰和耐高温等。
随着新型光纤传感器技术的发展，其应用领域也越来越广泛，如在工业和生物医学等领域均有广泛
的应用。
新型光纤传感器原理
新型光纤传感器是由一种或多种光纤、光源和检测器组成的系统，通过光学原理对被测物体的物理量进行测量。
光纤传感器可
根据光的特性可分为反射型、反射-透射型、透射型、干涉型、微
扰动型等多种类型。
其中，干涉型光纤传感器广泛应用于位移、
压力和温度等测量领域，而微扰动型光纤传感器则主要应用于声、振动等领域。
应用领域
新型光纤传感技术在工业生产方面的应用已经得到了广泛的应用，主要应用于自动化生产流程的测量和控制。
例如，工业生产
中对气体和有毒气体进行测量以及噪声测量均需要使用光纤传感
技术进行，还有光纤应力传感技术，可用于监测压力管道的泄漏。
此外，在航空航天、汽车、机械加工、电力等领域中，新型光纤
传感技术都有着广泛的应用。
在医疗领域，光纤传感技术也有着广阔的应用前景，例如监控
糖尿病病人的血糖和血压等，以及对光学随身设备进行身体活动
量和重量的概述。
此外，还可以用光纤传感技术来检测病患者心
跳情况，测量呼吸频率等。
综合而言，新型光纤传感技术的应用领域很广，该技术具有灵
敏度高，精度高，体积小等优点，是未来发展的趋势。
随着新型
光纤传感技术的不断发展，其应用领域也将得到进一步的拓展，
未来光纤传感技术发展的前景十分广阔。
光纤传感技术的应用研究光纤传感技术，作为一种新型的传感技术，可以利用光学原理实现对各种物理量的检测，例如温度、压力、形变等。
与传统的电气式传感器相比，光纤传感器具有抗干扰性强、体积小、重量轻、安装方便等优点。
随着科技的发展，越来越多的领域开始采用光纤传感技术。
本文将就光纤传感技术在各个领域的应用进行探究。
一、光纤传感技术在油气开采行业的应用油气开采行业是光纤传感技术的重要应用领域之一。
光纤传感技术可以应用于钻井控制、生产管道监测、蓄能器的安全性能监测等方面。
针对油气井中的高温、强腐蚀等环境，研究人员开发出了高温光纤传感器和耐腐蚀光纤传感器，这些传感器可以耐受高压高温、抗腐蚀能力强，从而提高了油气井的开采效率和安全性。
二、光纤传感技术在运动控制系统中的应用光纤传感技术还可以应用于运动控制系统。
运动控制系统是现代工业生产中的重要组成部分，控制精度对产品质量及工厂效率有直接影响。
现在普遍使用的电气式传感器，大多数存在灵敏度差等缺点。
而光纤传感器由于能在长距离内传输信号，可以进行非接触性和高精度的位置、速度、加速度等运动参数测量，使得运动控制系统的响应速度更快、精度更高。
三、光纤传感技术在医疗行业的应用光纤传感技术还被广泛应用于医疗行业。
在临床使用过程中，传统的电气式传感器可能与人体产生直接接触，如果不注意消毒，会对人体造成不可估量的危害。
而光纤传感器则可以利用其非接触性测量特性，不仅可以更精准地检测患者的生理参数，还能够避免电磁辐射等方面的影响。
光纤传感技术可广泛应用于心血管、呼吸、神经等多个医学领域。
四、光纤传感技术在工业制造领域的应用光纤传感技术还被广泛应用于工业制造领域。
传统的电气式传感器存在多数固有的问题，例如体积大、故障率较高等。
与传统传感技术相比，光纤传感技术可以实现高速度、高精度测量，同时既可以进行质量检测，还可以进行过程监测。
因此，光纤传感技术在工业制造领域的应用前景非常广阔。
综上所述，光纤传感技术凭借其非接触、高精度等优点，已经成为各个领域的研究热点。
光纤传感器的研究与应用摘要光纤传感器作为现代传感技术的关键组成元素，凭借其高精度、高灵敏度和卓越的抗干扰性能，在工业自动化、环境监测、医疗健康等多个领域展现出巨大的应用潜力。
本研究全面回顾了光纤传感器的发展背景，深入剖析了其基本工作原理，详尽介绍了设计与制造的先进方法，并广泛探讨了其在不同行业应用的现状。
研究中，我们创新性地提出了一种新型传感器结构设计思路，通过精细选择材料与优化制造流程，显著增强了传感器的整体性能。
应用实践表明，光纤传感器在实现工业自动化过程中的温度、压力、位移等关键参数的实时监控与精确管理，以及在环境监测、医疗健康领域的应用中均取得了突破性成就，充分展示了其在未来科技与社会发展中的广阔应用前景与深远影响。
科技进步与市场需求的不断演进，正引领光纤传感器技术步入一个创新与突破的新纪元。
未来展望中，光纤传感器技术将趋向于更高灵敏度、更优精度及深度智能化的进化之路，依托于新材料、新工艺及集成技术的集成，推动实现传感器的多功能集成与智能化管理的飞跃。
此趋势下，光纤传感器在航空航天、军事防御、交通运输等关键领域的应用将获得更深层次的拓展，以精准适配各领域独特需求的挑战。
然而，这一系列的进展伴随着技术难题的升级与市场竞争的加剧，对企业提出了在技术创新能力和品牌影响力上持续提升的要求，以巩固市场地位。
本研究不仅为光纤传感器的设计与制造工艺开辟了新颖思路与途径，也为跨领域应用提供了新视点与借鉴案例，对加速光纤传感器技术的迭代进步与广泛应用具有深远的意义。
关键词：光纤传感器；设计与制作；应用研究；技术创新；发展趋势目录摘要 (1)第一章引言 (3)1.1 研究背景与应用意义 (3)1.2 国内外研究现状 (4)1.3 研究方法与创新点 (5)第二章光纤传感器的基本原理 (6)2.1 光纤传感技术的基础 (6)2.2 光纤传感器的分类与特点 (7)2.3 关键技术分析 (8)第三章光纤传感器的设计与制作 (10)3.1 传感器结构设计 (10)3.2 材料选择与制作工艺 (11)3.3 性能优化策略 (11)第四章光纤传感器的应用研究 (13)4.1 在工业自动化中的应用 (13)4.2 在环境监测中的应用 (14)4.3 在医疗健康领域的应用 (14)第五章光纤传感器的发展趋势 (16)5.1 技术创新与突破 (16)5.2 行业应用的拓展 (17)5.3 面临的挑战与机遇 (17)第六章结论与展望 (19)6.1 研究总结 (19)6.2 未来研究方向 (20)第一章引言1.1 研究背景与应用意义光纤传感器的研究与应用在当前科技发展的浪潮中占据了重要地位。
光纤传感器的应用研究摘要本文介绍了光纤传感器研究的目的、意义及其发展趋势，通过分析研究各类光纤传感器的基本原理，设计出了几种功能较完善的光纤传感器。
首先从研究光纤传感器的工作原理出发，分析各种光纤传感器的结构和原理，通过对原有光纤传感器的结构和控制机理的分析，结合学过的电子知识，设计光纤传感温度计、光纤传感压强计等。
在整个研究过程中采取实验和理论相结合的方式。
关键词: 传感器；光纤通信；禁带宽度；光纤传感温度计；光纤传感压强计。
1绪论光纤传感器是70年代末发展起来的一种新型传感器，它具有不受电磁场影响，本质上安全防爆，体积小，耐腐蚀，灵敏度高等优点。
可用在传统传感器难以涉足的极端恶劣环境，所以在军事、航空航天、生物医学、建筑施工等领域被受青睐。
因此对光纤传感器的研究具有很重要的现实意义。
传感技术是近几年热门的应用技术，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智慧化的方向发展。
在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。
光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能，绝缘、无感应的电气性能，耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方（如高温区），或者对人有害的地区（如核辐射区），起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。
光纤传感器是最近几年出现的新技术，可以用来测量多种物理量，比如声场、电场、压力、温度、角速度、加速度等，还可以完成现有测量技术难以完成的测量任务。
在狭小的空间里，在强电磁干扰和高电压的环境里，光纤传感器都显示出了独特的魅力。
因此，光纤传感技术应用的研究具有很好的前景。
光纤传感优点：灵敏度较高；几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意形状的光纤传感器；可以制造传感各种不同物理信息（声、磁、温度、旋转等）的器件；可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境；而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。
光纤传感器在航空航天中的应用研究随着现代科技的不断进步，航空航天技术也在不断地迎来新的发展。
光纤传感器便是其中一项技术的代表，它被广泛地用于航空航天领域。
本文将探讨光纤传感器在航空航天中的应用研究。
一、光纤传感器基本原理光纤传感器的基本原理是利用光线在光纤中的传输特性来测量各种物理量。
当光纤中发生温度、压力、应力等变化时，会对光线的传输产生影响，这种影响可以被光纤传感器所感知。
通过光纤传感器可以实现对航空器各项参数的监测和控制，从而提高其安全性和性能。
二、光纤传感器在航空航天中的应用1. 温度监测光纤传感器可以利用红外吸收原理实现航空器温度的监测，从而减少温度过高或过低对航空器的损害。
此外，它还可以检测机体温度变化，及时发现故障并进行维修。
2. 加速度监测航空器在起飞、飞行、降落等不同阶段会受到不同的加速度影响，这些变化会影响飞行的稳定性和安全性。
利用光纤传感器能够实现航空器加速度的实时监测，从而掌握其稳定性状况。
3. 压力监测航空器在飞行过程中面临着大气压力、液压系统压力等多种压力问题，如果不能及时检测和控制，就会导致航空事故。
利用光纤传感器能够实现对航空器内外部压力的实时监测，提高航空器的安全水平。
4. 应力监测航空器在飞行的过程中会受到多种载荷的作用，如果载荷超过了其承载能力，就会有失事的风险。
利用光纤传感器可以实现实时监测和控制航空器的应力变化，对保障其安全性至关重要。
5. 振动监测航空器在飞行过程中还会遇到一些外力使其产生振动，这些振动会影响其飞行状态。
利用光纤传感器可以实现航空器振动的实时监测，从而及时预防飞行事故的发生。
三、结语光纤传感器的出现为航空航天领域的安全和稳定提供了一种新的解决方案。
它作为一种高精度、高灵敏度的仪器，已经被广泛应用于各种领域，并为航空器的功能和性能提高保驾护航。
随着技术的不断发展，相信光纤传感器在航空航天领域的应用会越来越广泛。
新型光纤传感器的设计与应用研究在当今科技飞速发展的时代，传感器技术在各个领域都发挥着至关重要的作用。
光纤传感器作为一种新型的传感器，凭借其独特的优势，逐渐成为研究的热点。
本文将深入探讨新型光纤传感器的设计以及其在不同领域的广泛应用。
一、新型光纤传感器的设计原理光纤传感器的工作原理主要基于光的传输特性。
当光在光纤中传播时，外界因素的变化会引起光的某些参数发生改变，如强度、波长、相位等。
通过检测这些参数的变化，就可以获取外界环境的信息。
在新型光纤传感器的设计中，关键在于选择合适的光纤材料和结构。
常见的光纤材料有石英光纤、塑料光纤等，它们具有不同的光学性能和机械性能。
而光纤的结构设计则包括单模光纤、多模光纤、光纤光栅等。
光纤光栅是一种新型光纤传感器中常用的结构，其通过在光纤内部写入周期性的折射率变化，实现对特定波长光的反射或透射。
这种特性使得光纤光栅能够对温度、应变等物理量进行高精度的测量。
此外，为了提高传感器的灵敏度和分辨率，还常常采用分布式传感技术。
这种技术可以实现对光纤沿线多个点的同时测量，大大拓展了传感器的监测范围和应用场景。
二、新型光纤传感器的设计要点1、高灵敏度灵敏度是衡量光纤传感器性能的重要指标之一。
为了提高灵敏度，需要在设计中精心优化光纤的结构和材料，以及光的传输和检测方式。
例如，采用特殊的光纤涂层可以增强对被测物理量的响应。
2、抗干扰能力在实际应用中，光纤传感器往往会受到外界环境的干扰，如电磁场、噪声等。
因此，在设计中需要采取有效的措施来提高传感器的抗干扰能力，保证测量结果的准确性和可靠性。
3、稳定性稳定性是确保传感器长期可靠工作的关键。
这需要在设计中考虑光纤的老化、温度漂移等因素，选择合适的封装材料和工艺，以保证传感器在不同环境条件下性能的稳定性。
4、小型化和集成化随着应用需求的不断发展，对光纤传感器的尺寸和集成度提出了更高的要求。
小型化和集成化的设计可以使传感器更便于安装和使用，同时降低成本。
光纤传感器的应用研究光纤传感器的应用研究孙义才 2011301510103 电科三班摘要：光纤传感技术是一门新的科学技术，也是信息社会的一个重要技术基础，在当代高科技中占有十分重要的位置。
该技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子学、光学、声学、精密机械、仿生学、材料科学等众多学科相互交叉的综合性高新技术和密集型前沿技术。
本课题主要了解光纤导光的基本原理及其在传感技术上应用的物理基础，重点研究光纤传感器敏感的物理量、光纤传感器的基本类型及其相关应用。
关键词：传感器；光纤通信；禁带宽度；光纤传感温度计；光纤传感压强计。
1.序言光纤传感技术是二十世纪七十年代左右随着光纤通信技术的萌芽而迅速建立起来的，通过以光波这一载体并光纤这一媒质，起到具有感知与信号传输的新型传感技术。
作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤，具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点。
传感技术是近几年热门的应用技术，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智慧化的方向发展。
在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。
光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能，绝缘、无感应的电气性能，耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方（如高温区），或者对人有害的地区（如核辐射区），起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。
现阶段，光纤传感领域在世界中的发展大致分为两大方面：应用开发与相关原理性研究。
2.1光纤传感器的结构原理以电为基础的传统传感器是一种把测量的状态转变为可测的电信号的装置。
它的电源、敏感元件、信号接收和处理系统以及信息传输均用金属导线连接，见图(a)。
光纤传感器则是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。
由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤的)、光接收器、信号处理系统以及光纤构成由光发送器发出的光经源光纤引导至敏感元件。
这时，光的某一性质受到被测量的调制，已调光经接收光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，最后经信号处理得到所期待的被测量。
可见,光纤传感器与以电为基础的传统传感器相比较，在测量原理上有本质的差别。
传统传感器是以机—电测量为基础，而光纤传感器则以光学测量为基础。
光是一种电磁波，其波长从极远红外的lmm到极远紫外线的10nm。
它的物理作用和生物化学作用主要因其中的电场而引起。
因此，讨论光的敏感测量必须考虑光的电矢量E的振动，即A——电场E的振幅矢量；ω——光波的振动频率；φ——光相位；t——光的传播时间。
可见，只要使光的强度、偏振态(矢量A的方向)、频率和相位等参量之一随被测量状态的变化而变化，或受被测量调制，那么，通过对光的强度调制、偏振调制、频率调制或相位调制等进行解调，获得所需要的被测量的信息。
2.2光纤传感器的分类光纤传感器的分类有多种形式，可以根据光纤在传感器中的作用进行分类，也可以根据光受被测对象的调制形式进行分类2.2.1根据光纤在传感器中的作用分类光纤传感器分为功能型、非功能型和拾光型三大类。
1）功能型（全光纤型）光纤传感器利用对外界信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。
光纤不连续。
此类光纤传感器无需特殊光纤及其他特殊技术，比较容易实现，成本低。
但灵敏度也较低，用于对灵敏度要求不太高的场合。
3）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。
其典型例子如光纤激光多普勒速度计、辐射式光纤温度传感器等。
2.2.2根据光受被测对象的调制形式分类（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。
（2）偏振调制光纤传感器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；利用物质的光弹效应构成的压力、振动或声传感器；以及利用光纤的双折射性构成温度、压力、振动等传感器。
这类传感器可以避免光源强度变化的影啊，因此灵敏度高。
（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；以及利用光致发光的温度传感器等。
（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。
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。
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=12arcsin n n C θ 3 光纤传感器敏感的物理量光纤传感器可分为干涉型和非干涉型，可通过相位，频率，强度和偏振调制等方式实现对不同物理量的测量[3]，具体内容如表1所示：注：SM单模；MM多模；PM偏振保持； 1、2、3功能型、非功能型、拾光型物理型光纤传感器原理：光纤对环境变化十分敏感，物性型光纤传感器是运用了这一特性，把输入的物理量转变成调制光信号。
光纤的光调制效应是其基本工作原理，例如压力、温度、磁场、电场等发生改变时，其传光特性（如光照强度与相位会发生变化），以上均是光纤所受外界环境因素。
根据这些因素，若能测量出通过光纤的光照强度与光相位变化，即可知晓需测得的变化物理量。
激光器的点光源光束扩散为平行波，分光器把光束分成两路，分别为基准光路、测量光路。
当外界参数如压力、温度、振动等引起光纤长度与相位的光相位变化时，从而产生了数量不同的干涉条纹，对其模向移动进行统计，则可以测量到温度、压力等参数。
结构型光纤传感器原理：结构型光纤传感器是光检测功能的光敏元件和光纤传输回路以及测量电路组成的测量系统。
其光纤作为光的传播媒介，故又称为传光型（非功能）光纤传感器，如图3所示。
图3结构型光纤传感器工作原理示意图图4 拾光型光纤传感器工作原理示意图拾光型光纤传感器原理：拾光型光纤传感器把光纤作为探头，目的是接收被测对象所辐射的光以及被其所散射或反射的光。
辐射式光纤温度传感器、激光多普勒速度计等均是具有代表性的例子。
如图4所示。
4 光纤传感器的基本类型最近几十年光纤传感器领域得到迅速发展，这一新型传感器不仅有抗电磁干扰、绝缘性好、高灵敏度、低重量、还能在一系列如恶劣环境等条件下工作的优点，因此具有非常广泛的应用前景。
现已有测量电流、压力、温度、位移、加速度等多种物理量的光纤传感器。
以下从光纤传感器的类别出发，分别介绍光强、相位和偏振态调制型等几类光纤传感器的基本特点及其应用原理[4]。
3.1 光强调制型这是一种运用变化被测量量引起光纤内光强变化传感器。
导致光纤中光强发生变化的因素为：1）改变光纤的微弯状态，2）改变光纤对光波的吸收特性，3）改变光纤包层的折射率。
接下来则分别讨论运用以上三个因素制成的光强调制型光纤传感器的原理。
（1）改变光纤的微弯状态运用微弯效的光纤位移传感器的原理如图5。
运用多模光纤在受到弯曲时，其中芯模能量中的一部分将转化成包层模式能量，通过测包层模式能量的改变来测量位移。
如光纤报警器正是运用这一原理制成，其基本原理是光纤弯曲排布在地毯内，若有人站在地毯上，则会引起地毯内光纤形变，从而引起光纤内光强变化，系统识别光强变化后，发出报警信号。
图5 光纤移位传感器原理图（2）改变光纤对光波的吸收特性若想让光纤输出功率降低，则需要使X射线和γ射线的光纤材料吸收损耗增加。
运用这一原理可制作光纤辐射传感器，该类传感器可检测核电站等有辐射的设备大范围环境监测。
此外光纤紫外光传感器的运用原理和上述原理类似。
紫外光照射光纤从而激发出荧光，利用荧光强弱来探测紫外光的光强。
特殊的光纤材料是制成这一类传感器的关键。
（3）改变光纤包层的折射率全内反射光纤传感器原理如图6所示。
其光纤端面角度与临界角恰好相等。
输入纤芯的光会从端面发生全反射，经反射镜沿原路输出。
当被测参量产生变化时，光纤端面包层的折射率产生改变，改变全反射的条件，从而输出的光强降低。
运用此原理可以制作光纤折射率计、光纤液体浓度传感器等等。
图6 全内反射光纤传感器原理图图7 Michelson光纤干涉仪原理图3.2 相位调制型相位调制型光纤传感器是利用光纤本身作为敏感元件，通过被测能量场的作用，使光纤内传播的光波相位发生变化，再用干涉测量技术把相位变化转换为光强变化，从而检测出待测的物理量。
光纤中光的相位由光纤波导的物理长度、折射率及其分布、波导横向几何尺寸所决定，应力、应变、温度等外界物理量能直接改变上述三个波导参数，产生相位变化，实现光纤的相位调制。
简单地说，将被测量转为光的波长或光程差的变化，从而使相位发生变化的方法称为相位调制。
Michelson 光纤干涉仪原理如图7所示。
该类传感器利用一个光纤定向耦合器构成的双光束干涉仪，两光纤之一为参考臂，另一为传感臂。
需测量的参量改变将会直接导致干涉仪中传感臂光纤的长度L (对应于光纤的弹性变形)与折射率改变，进而导致光纤中光波的相位发生变化。
假设将压电材料或磁致伸缩材料固定于传感臂上，即可运用它们对光纤引起的压力变化来测量弱电场或者弱磁场。
假设将在传感臂镀上一层金属薄膜，即可运用电流的热效应来检测电流变化。
3.3 偏振态调制型偏振态调制型传感器是一种利用检测被测参量引起光纤内光波偏振态变化量的传感器，检测大电流的光纤传感器是该类传感器的典型代表。
