光纤传感器的主要原理是将来自于灯源的光信号灯不亮历经光纤线送进解调器，使待测技术参数与加入调配区的光相互作用力后，造成 光的电子光学特性（如光的强度、光波长、頻率、相位差、光的偏振态等）产生变化，变成 被调配的信号源，在历经光纤线送进光探测仪，经调幅后，得到被测主要参数。

　　光纤传感器基本原理

　　（1）物理性能型光纤传感器基本原理，物理性能型光纤传感器是使用光纤线对环境破坏的敏感度，将键入标量转换为调配的光信号灯不亮。其原理根据光纤线的光调配效用，即光纤线在外部环境要素，如溫度、工作压力、静电场、电磁场这些更改时，其传光特点，如相位差与光照强度，会发生改变的状况。

　　因而，假如能测到根据光纤线的光相位差、光照强度转变 ，就可以了解被测标量的转变。这类感应器又被称作光敏电阻器型或功能性光纤传感器。激光发生器的光源光线蔓延为平行面波，经分光器分成双路，一为标准激光光路，另一为精确测量激光光路。外部主要参数（溫度、工作压力、震动等）造成光纤线长短的变动和位置的光相位差转变 ，进而形成不一样数目的干涉条纹，对它的模向挪动开展记数，就可测量温度或压等。

　　（2）结构性光纤传感器基本原理，结构性光纤传感器是由光检验元器件（光敏电阻器）与光纤传输激光焊接控制回路及精确测量电源电路所构成的检测系统。在其中光纤线仅做为光的传播媒质，因此又称之为传光型或者非功能性光纤传感器。

　　光纤传感器的特性

　　1、敏感度较高；

　　2、几何图形形态具备各个方面的适应能力，能够做成任何形态的光纤传感器；

　　3、能够生产制造感测器各种各样不一样物理信息（声、磁、溫度、转动等）的元器件；

　　4、能够用以髙压、电气设备噪音、高溫、浸蚀、或其他的严酷自然环境；

　　5、并且有着与光纤线遥测技术的本质相溶性。

　　光纤传感器的特点是与传统的的各种感应器对比，光纤传感器用尽做为比较敏感信息的传递，用光纤线做为传送比较敏感数据的媒质，具备光纤线及电子光学检测的特性，有一系列与众不同的优势。绝缘特性好，抗电磁干扰能力强，非入侵性，高灵敏，非常容易完成对被测讯号的长距离监管，抗腐蚀，防爆型，激光光路有可拉伸应变性，有利于与电子计算机连接。

　　感应器向着灵巧、精准、适应能力强、精巧和数字化的角度发展趋势，它可以在人达不了的地区（如粉层或是对人会有毒的地域，如辐射区），具有人的特情人员功效，并且还能超过人的生理学界线，接受人的感观所体会不了的外部信息内容。

　　光纤传感器的使用案例

　　恰好是因为光纤传感器有着这般之多的优势，促使其应用范围十分普遍，涉及到石油化工设备、电力工程、医药学、建筑专业等许多行业。

　　一、光纤传感器在石油化工设备系统软件的运用

　　在石油化工设备系统软件中，因为矿井自然环境具备高溫、髙压、化学腐蚀及其干扰信号强等特性，促使基本感应器无法在矿井非常好地充分发挥。殊不知光纤线自身不通电，体小轻质，易弯折，抗干扰信号、防辐射特性好。尤其适用于易燃易爆物品、室内空间受严苛限定及强干扰信号等极端条件下应用，因而光纤传感器在油气井主要参数精确测量中激发着不可替代的功效，它将变成可使用于燃气勘查及原油测井等方面的一项具备宽阔市场发展前景的新技术应用。

　　1.1、光纤传感器在燃气勘查中的运用

　　光纤传感器因为其抗高溫工作能力、多通脉、分布式系统的磁感应工作能力，及其只需用较小的区域就可以达到其应用标准的特性，促使在勘查钻探层面特别是在特有的优点。

　　运用光纤传感器能够做成矿井分光计，分布式系统温度感应器及光纤线液位传感器等适用这类特殊作业规定的商品。

　　（1）矿井分光计

　　液体检测仪如图所示1所显示，可用来掌握前期开发设计流程中的石油构成成份。它由2个感应器生成：一个是光谱图分光纤线，另一个是莹光和可燃气体检测。矿井液体根据地质构造探头被引进出输油管，光学传感器用以剖析出输油管内的液体。液体剖析分光计则带来了原点矿井液体剖析，并对地质构造液体的评定加以改进。

　　（2）分布式系统温度感应器

　　光纤线分布式系统温度感应器是矿井运用较为时髦的光纤传感器。运用案例是检测注水蒸汽燃料油采掘系统软件。蒸气被引入重白边填充液用于减少油的粘度，使稠油可以采掘出去。矿井蒸汽温度可达到250℃之上。

　　液体检测仪结构

　　图1液体检测仪结构

　　（3）液位传感器

　　侧孔光纤线式液位传感器现阶段正处于产品研发中，其关键专注于高温高压和矿井工作压力检测每日任务。

　　现阶段根据光纤传感器早已发生别的商业服务商品，比如，用以多组分流精确测量和分布式系统动态性应变力精确测量的光纤线探头。其可靠性高和高效率低消耗的工艺优点是光纤线商品在油气田运用上成功的主要因素。

　　1.2、光纤传感器在原油测井中的运用

　　原油测井是石化工业最基本上和最核心的重要环节之一，工作压力、溫度、总流量等参数是油气井下的关键标量，根据专业的技术对这类量开展长时间的实时监测，立即获得油气井下信息内容，对石化工业具备十分重要的实际意义。

　　光纤传感器对干扰信号不比较敏感并且能承担极端化标准，包含高溫、髙压及其很强的撞击与震动，能够高精密地精确测量井室和井场环境监控系统，与此同时，光纤传感器具备分布式系统精确测量工作能力。能够精确测量被检测的空间布局，得出模型信息内容。并且，光纤传感器横截面积小，外观设计短，在竖井中拥有室内空间很小。而这种特点全是传统式的电子器件感应器在矿井下的严酷自然环境下所不具有的。

　　运用光纤传感器能够开展矿井流量计量、温度检测、压力测量、含水量（气）精确测量、相对密度精确测量、声波频率精确测量等。

　　（1）流量计量

　　因为光的强度、相位差、頻率、光波长等特点在光纤传输激光焊接的环节中会遭受总流量的调配，运用一定的光检验方式把调配量转化成电子信号，就可以求出液体的总流量，这就是光纤线蒸汽流量计的原理。

　　（2）溫度及压力测量

　　分布式光纤检测系统（DTS）运用光纤线后向拉曼散射的溫度效用，能够对光纤线所属的温度梯度开展实时监测，EFPI型（非本征型F-P干预）、FBG型光纤传感器为光波长编号型感应器，具备精确度高、可另外精确测量工作压力、溫度、地应力等好几个参数的特性。

　　光纤线热色温度感应器是由白灯源、单模光纤构成的双光束温度感应器;光纤线辐射型温度感应器运用黑体辐射动能，其非触碰，能测瞬问溫度，响应时间快，不用热力循环時间，可适用于高溫精确测量;半导体材料吸收式热泵光纤线温度感应器运用其半导体器件的吸取边光波长伴随着气温的提高而向很长光波长偏移的特点，挑选合理的半导体材料发光二极管，使其光谱仪范畴恰好落在消化吸收边的地区，那样通过半导体材料的光照强度就伴随着气温的提高而降低。

　　（3）含水量（气）率及相对密度精确测量

　　U型光纤线的传递输出功率随外部物质折光率转变 而转变 ，光波做为信息内容媒介，与混和液体电阻、流形及水体不相干，根据该基本原理的光纤线持率/相对密度感应器从其本质上解决了目前持率存有的高含水无屏幕分辨率和放射性的使用难题，针对多组分液体油、水、气的折光率不尽相同，因此混和液体的折光率会伴随油、水、气占比的变化而更改。因而这类折光率调配型光纤传感器不但可测液体持率，可与此同时测流体密度，其精密度较高。

　　（4）声波频率精确测量

　　地震数据在不一样的物质中散播，接受到的地震数据波型便会不一样，依据不一样的地震数据形状，可鉴别地质构造堆积编码序列和堆积结构，为储集层精准定位、分辨窜槽、检验防水套管损坏及破裂、射孔层系及明确液体总流量等。VSP地震灾害测井，便是把检波器放人井中，根据路面击发的地震数据或运用井中液体流动性等造成的微振动，由井中的检波器接受地震灾害数据信号。永久性矿井光纤线三份量地震灾害精确测量具备高的精确度和专一性，能造成高精密的室内空间图象，不但能给予近井孔图象，并且能给予井孔周边地质构造图象，检测范围能达数千公里。它能承受极端自然环境标准，且沒有可运动构件和矿井电子元器件，能承受强的影响和振动，可安裝在错综复杂的完井转向柱很小的室内空间

　　二、光纤传感器在供电系统的运用

　　供电系统网络架构繁杂、遍布范围广，在髙压电缆线和通信网络互联网上普遍存在着多种多样的安全隐患，因而，系统对内各种各样路线、互联网开展分布式系统检测看起来至关重要。

　　1、在高压电缆线溫度和应变力精确测量中的运用

　　现阶段，海外（主要是美国、 日本 等）已运用激光器喇曼光谱效用研发出分布式光纤温度感应器商品。而中国也在积极地进行这块的科研工作中。中国把分布式光纤溫度传感器技术引进供电系统电缆线温度测量的科研工作中仅仅刚开始。

　　联络到在我国沿海地区上年所遭到到的极端天气来考虑到，假如能在高压电缆线上并行处理地铺装感测器光缆电缆，对供电系统电缆线、塔杆等设备的溫度、工作压力等参数开展即时精确测量，就可以保证立即排危，进而尽量减少财产损失。由此可见，光纤传感器在供电系统将具备普遍的应用前景。

　　在理想化状况下，光纤线应被放置尽量挨近电缆线缆芯的部位，以更准确地精确测量电线电缆的具体溫度。针对直埋动力电缆而言，表贴式光纤线尽管不可以精确地体现电缆线负荷的转变，可是对电缆线铺设处土壤层传热系数率的改变非常比较敏感，并且可以降低光纤线的组装成本费。

　　2、在额定功率感应器中的运用

　　额定功率是体现供电系统中热传递与传递的基本上用电量，额定功率精确测量是电力工程计量检定的一项主要內容。伴随着电力行业的快速发展趋势，传统式的电磁感应测量法日益显露出来其本身的局限，如绝缘、干扰信号、磁饱和状态等难题，因此大家一直在专注于找寻精确测量额定功率的新方式。可以说光纤传感器的发生给大家处理这一难题提供了福利。

　　光纤线额定功率感应器的主要特点是：因为额定功率感测器与此同时涉及到工作电压、电流量两个用电量，因此一般必须一起考虑到光电、磁光效应，与此同时运用2种感测器物质或1种多用途物质做为光敏电阻器，这促使光纤线额定功率感测器头的构造比较繁杂;光纤线额定功率感应器的光感测器数据信号中有时候与此同时包括工作电压、电流量数据信号，因而其信号检测与解决办法也将较为复杂。

　　3、在供电系统光缆电缆检测中的运用

　　供电系统光缆电缆类型多种多样，加上在我国地区宽阔，全国各地自然环境差别非常大，因此 光缆电缆的条件也很繁杂，在其中溫度和地应力是危害光缆电缆特性的具体环境要素。因而，在检测光纤线中断点的并且也对光缆电缆所处溫度和地应力状况开展检测，由此可见对光缆电缆的常见故障预警信息及维护保养实际意义长远。

　　根据精确测量沿光纤线长短角度的布里渊散射光的频移和抗压强度，可获得光纤线的环境温度和应变力信息内容，且感测器间距较远，因此有广阔的工程项目科学研究使用价值。

　　根据布里渊光频域反射面（BOTDR）的分布式系统光纤传感系统软件，选用相关无损检测技术，系统软件工作原理如图所示1所显示。

　　根据BOTDR感测器系统软件基本原理

　　图1根据BOTDR感测器系统软件基本原理

　　BOTDR光纤传感系统软件精确测量的是光纤线的自发性布里渊散射数据信号，其接收灵敏度十分很弱，但能够使用相关无损检测技术提升系统软件频率稳定度。这类计划方案能单灯源、单端工作中，系统软件简易，完成便捷，并且可另外检测光纤线中断点、耗损、溫度和应变力。

　　三、传光光纤传感器在医药学领域的运用

　　在医药学中的运用医疗光纤传感器现阶段主要是传光型的。以其精巧、绝缘层、不会受到频射和微波加热影响、测量精度高及与生物亲合性好等优势深受高度重视。文中将具体详细介绍传光光纤线在压力测量、血液速率精确测量、pH值精确测量三个层面的运用。除此之外，它还能够使用于测量温度和医疗图象传送上边。

　　1、压力测量

　　现阶段医学上运用的液位传感器主要是用于精确测量毛细血管内的血压值、颅压、心内科压、膀光和尿道口工作压力等。用于测量血压的液位传感器提示见图1。在其中对工作压力敏感性的部位是在探头软管尾端外壁上的一块防潮塑料薄膜，一面含有悬壁的小型反射镜片与塑料薄膜相接，反射镜片正对面是一束光纤线，用于传送入射角到反射镜片，与此同时也将折射光传输出去。当塑料薄膜上面有工作压力的作用时。塑料薄膜产生变形且能推动悬壁使反射镜片视角发生改变，从光纤线传出的光线照射后视镜上，再折射到光纤线的节点。因为折射光的方位随反射镜片视角的变动而更改，因而光纤接接到的反射面光的强度也随着转变 。这一转变 根据光纤线传入另一端的光电探测器变为电子信号，那样根据电流的转变便得知探头处的工作压力尺寸。

　　图1光纤线体压计探头

　　2、血液速率精确测量

　　多谱勒型光纤速度感应器精确测量肌肤组织血液速率的提示见图2此设备运用了光纤线的内孔反射面状况，精确测量体系结构简易。

　　光纤线体压计探头

　　图2光纤线体压计探头

　　发亮頻率为f的激光束经镜片，光纤线被送至外皮机构。针对没动的机构，比如血管壁，所折射的光不造成频移;而针对表皮层毛细管里流动速度为的血细胞，折射光要造成频移，其頻率改变为△f;产生频移的折射光抗压强度与血细胞的浓度值成占比，頻率的改变值可与血细胞的运作速率正相关。发送光经光纤线搜集后，先在光探测器上开展混频，随后进入信号分析仪，进而获得血细胞的运作的速度和浓度值。

　　3、pH值精确测量

　　用于测量活物机构和血夜值pH光纤线光谱仪感应器平面图，如图所示3所显示。其基本原理是运用发送光、散射光的强度随光波长的遍布光谱仪来开展精确测量。这类感应器将二根光纤线插进可通过正离子的甲基纤维素膜盒中。膜盒内配有实验试剂，当把针管插进机构或毛细血管后，血液渗透到实验试剂，造成 实验试剂消化吸收某类光波长的光。用光谱仪测到此类转变 ，就可以求取血夜或结构的pH值。

　　测量pH值的光纤光谱仪

　　图3测量pH值的光纤光谱仪

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