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光纖傳感技術(shù)的發(fā)展始于20 世紀(jì)70 年代，是光電技術(shù)發(fā)展最活躍的分支之一。在以往都是電傳感器時(shí)代，電傳感器易受外界因素如電場(chǎng)、磁場(chǎng)等因素的影響、復(fù)用能力差、傳輸距離短、使用場(chǎng)合受限。因此，以光波為載體、以光纖為媒介的新型光纖傳感器彌補(bǔ)了電傳感器的不足，成為了傳感器中的新秀。

光纖傳感器具備獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：

• 體積小、重量輕、靈敏度高；
• 頻帶寬，動(dòng)態(tài)范圍大；
• 不受電磁場(chǎng)的干擾，信號(hào)在傳輸過(guò)程中抗電磁干擾能力強(qiáng)；
• 絕緣性能好，適合于易燃、易爆對(duì)象的參數(shù)測(cè)量；
• 光纖極細(xì)，可塑性好，幾何形狀具有多方面的適應(yīng)性，可做成任意形狀的傳感器和傳感器陣列；
• 光纖傳感器系統(tǒng)便于與計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)多功能、智能化測(cè)量。

典型的光纖傳感器件包括光纖應(yīng)變傳感器、光纖位移傳感器、光纖滲壓計(jì)、光纖壓力傳感器及光纖溫度傳感器, 適于在醫(yī)療、航空航天、橋梁建筑、高溫油井和國(guó)防等領(lǐng)域應(yīng)用。

光纖傳感器可從光纖傳感原理、被測(cè)對(duì)象及信號(hào)調(diào)制方式等不同角度分類。

光強(qiáng)調(diào)制型一般工程測(cè)量中因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量范圍大而應(yīng)用在精度要求不太高的場(chǎng)合較多。在對(duì)測(cè)量精度要求較高的場(chǎng)所則采用偏振和相位調(diào)制型。

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)傳感器的精度、穩(wěn)定性及小型化的要求越來(lái)越高。因此偏振調(diào)制型和相位調(diào)制型光纖傳感器是目前研究和開(kāi)發(fā)的主要對(duì)象。

相位調(diào)制型（干涉型）光纖傳感器是利用待測(cè)量對(duì)光纖中傳輸光的相位進(jìn)行調(diào)制，利用干涉技術(shù)進(jìn)行解調(diào)的一種傳感器。與其它調(diào)制型光纖傳感器相比，相位調(diào)制型光纖傳感器由于采用干涉技術(shù)而具有很高的檢測(cè)靈敏度和分辨率。

光纖傳感器中光的干涉是通過(guò)各種光纖干涉儀來(lái)實(shí)現(xiàn)的，目前主要采用三種不同結(jié)構(gòu)的光纖干涉儀：

• 馬赫-曾德?tīng)?Mach–Zehnder)干涉儀
• 塞格納克(Sagnac)干涉儀
• 法布里-珀羅(Fabry-Perot)干涉儀

Fabry-Perot（簡(jiǎn)稱F-P）干涉型光纖傳感器是一種采用單根光纖、利用多光束干涉原理來(lái)監(jiān)測(cè)被測(cè)量的變化，克服了M-Z干涉儀和Sagnac 干涉儀結(jié)構(gòu)光纖傳感器中的偏振衰落現(xiàn)象，是目前歷史長(zhǎng)、技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最為普遍的一種光纖傳感器。

● 多光束干涉原理圖

● 光纖F-P腔壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖

自從1988 年Lee 和Taylor首次成功制備了本征型法布里-珀羅干涉(intrinsic Fabry-Perot interferometric, IFPI) 光纖傳感器和1991 年Murphy等首次成功制備了非本征型法布里-珀羅干涉 (extrinsic Fabry-Perot interferometric, EFPI) 光纖傳感器以來(lái)，光纖法布里-珀羅型傳感器逐漸成為光纖傳感器家族中的重要成員。

加拿大FISO公司的白光干涉原理的F-P傳感器與調(diào)理器，通過(guò)位于讀數(shù)儀中的菲佐干涉儀來(lái)確定應(yīng)變傳感元件中法布里-珀羅腔的長(zhǎng)度，該菲佐干涉儀能光學(xué)再現(xiàn)法布里-珀羅腔的長(zhǎng)度，并在沿干涉儀一側(cè)固定的高密度線性光電二極管陣列上對(duì)腔長(zhǎng)數(shù)字化。該技術(shù)獲得技術(shù)專利（美國(guó)專利號(hào)5,202,939），在國(guó)內(nèi)大壩等巖土工程領(lǐng)域獲得推廣與應(yīng)用。

FISO公司F-P傳感系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：

• 光源為白光：無(wú)需校準(zhǔn)的激光器。
• 菲佐（Fizeau）干涉儀的測(cè)量原理不依賴于光強(qiáng)，因此光纜彎曲和長(zhǎng)光纜是可接受的。
• 測(cè)量原理，互換讀數(shù)儀不改變測(cè)量精度。
• 高精度：應(yīng)變計(jì)在某些情況下可以達(dá)到0.1微應(yīng)變。
• F-P光纖傳感器不需要溫度校正，與布拉格光柵光纖傳感器相反，布拉格光柵應(yīng)變計(jì)不可避免地受到溫度影響，熱光系數(shù)為每攝氏度約6微應(yīng)變。
• 提供溫度補(bǔ)償和非補(bǔ)償?shù)膽?yīng)變計(jì)：同時(shí)監(jiān)測(cè)熱效應(yīng)和力學(xué)效應(yīng)導(dǎo)致的應(yīng)變，或者僅監(jiān)測(cè)力學(xué)效應(yīng)導(dǎo)致的應(yīng)變。

與其它類型光纖干涉?zhèn)鞲衅飨啾龋ㄧ旯饫w傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、響應(yīng)速度快、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、能在惡劣環(huán)境下工作等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于各類檢測(cè)領(lǐng)域。

稱重領(lǐng)域是光纖壓力傳感器應(yīng)用的一個(gè)方向，目前主要集中于動(dòng)態(tài)稱重方面的研究。動(dòng)態(tài)稱重指在汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下稱出其質(zhì)量，利用光纖壓力傳感器進(jìn)行稱重已成為目前動(dòng)態(tài)稱重研究的重點(diǎn)。

傳感器類型：光纖壓力傳感器

國(guó)內(nèi)煤炭安全問(wèn)題頻出, 煤礦安全監(jiān)控行業(yè)也逐漸被人們所重視, 先進(jìn)而可靠的監(jiān)控技術(shù)可以極大的提高和保障煤礦安全生產(chǎn)能效, 并且可以預(yù)測(cè)或預(yù)警事故的發(fā)生。光纖傳感具有本質(zhì)安全、耐腐蝕、漂移小、靈敏度高、使用壽命長(zhǎng)并且便于與光纖環(huán)網(wǎng)通信系統(tǒng)融合等一系列獨(dú)特優(yōu)勢(shì), 已廣泛應(yīng)用于油井、電力、建筑等高危行業(yè)。同時(shí)光纖傳感器也非常適用于煤礦井下單點(diǎn)或多點(diǎn)多參數(shù)檢測(cè), 是煤礦安全監(jiān)控的理想選擇。

傳感器類型：光纖壓力傳感器，光纖液壓傳感器，光纖應(yīng)變傳感器

伴隨新的技術(shù)的采用，也給用于提供井下地球物理信息的傳感器提出了更加苛刻的要求。因此，對(duì)油藏和石油井下的一些關(guān)鍵的物理參數(shù)以及他們隨著時(shí)間和空間的變化實(shí)時(shí)、在線的測(cè)量和監(jiān)測(cè)就變得非常重要。比如對(duì)于海上油田，許多超深油井下的壓強(qiáng)高達(dá)近百M(fèi)Pa，對(duì)傳感器的工作壓力范圍也提出了極高的要求。

光纖傳感測(cè)井技術(shù)是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外石油企業(yè)一直非常關(guān)注的測(cè)井技術(shù)，有著非常廣闊的應(yīng)用前景。現(xiàn)在普遍采用的電子式壓力計(jì)，已滿足不了測(cè)試需要，必須采用適用于高壓環(huán)境的光纖式壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

傳感器類型：光纖壓力傳感器，光纖溫度傳感器，光纖滲壓計(jì)

在發(fā)電廠中，操作安全性和效率與工廠的長(zhǎng)期使用壽命和性能直接相關(guān)。如果壓力，溫度和流量三個(gè)參數(shù)保持在適當(dāng)范圍內(nèi)，則可以確保這一點(diǎn)。

溫度是渦輪機(jī)安全性和性能的決定因素，但是這些部件的工作環(huán)境溫度非常苛刻，特別是在高壓壓縮機(jī)的出口處和高壓渦輪機(jī)的入口處。如果溫度超過(guò)一定范圍，會(huì)大幅增加壓縮機(jī)葉片失效和部件損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

另一個(gè)重要的因素是流量，因?yàn)樽x數(shù)直接進(jìn)入渦輪機(jī)控制系統(tǒng)的性能計(jì)算。操作人員將使用流量測(cè)量來(lái)驗(yàn)證從工廠啟動(dòng)開(kāi)始到控制日常操作的性能和效率。

傳感器類型：光纖溫度傳感器，光纖壓力傳感器，光纖水位計(jì)，光纖滲壓計(jì)

飛機(jī)安全監(jiān)測(cè)作為至關(guān)重要的一環(huán)，關(guān)系著航空事業(yè)的前途與未來(lái)。大氣壓力是監(jiān)測(cè)飛機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵參數(shù)之一，壓力傳感器的測(cè)量精度、實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性直接影響著飛機(jī)的操作控制。光纖法珀壓力傳感器動(dòng)態(tài)范圍大、壓力靈敏度高、精度高，非常適用于航空等復(fù)雜極端環(huán)境下的壓力測(cè)量。一些研究人員基于光纖法珀傳感和低相干干涉技術(shù)，搭建了光纖法珀多通道壓力傳感系統(tǒng)，對(duì)風(fēng)洞中飛機(jī)模型的三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行五組飛行姿態(tài)變化的模擬仿真和壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn)。[劉暢,王雙,梁應(yīng)劍,等.光纖法珀壓力傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)與風(fēng)洞初步實(shí)驗(yàn)[J].紅外與激光工程,2018,47(7):0722002-1-0722002-7]

傳感器類型：光纖壓力傳感器

FOT 溫度傳感器體積小巧、不受電磁/射頻干擾（EMI/RFI）和閃電的影響、耐腐蝕、高精度和高可靠性，是惡劣環(huán)境下溫度測(cè)量的理想選擇。FOT 光纖溫度傳感器基于高度穩(wěn)定的玻璃的熱膨脹，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、穩(wěn)定和可重復(fù)的測(cè)量。

FOT 主要用于埋入在混凝土中或放置在露天中。它裝有封裝在PVC 或不銹鋼防護(hù)套管內(nèi)的法布里-珀羅光纖傳感元件。

FOS 光纖應(yīng)變計(jì)是高性能應(yīng)變測(cè)量的理想選擇。使用合適的工業(yè)級(jí)粘接劑把FOS安裝在各種材料表面上，包括鋼、混凝土和復(fù)合材料。這款應(yīng)變計(jì)用來(lái)測(cè)量材料由于力學(xué)應(yīng)力和溫度效應(yīng)引起的膨脹和收縮。

EFO是一款埋入在混凝土中的光纖應(yīng)變計(jì)，長(zhǎng)70-mm。它由一根兩端裝有兩個(gè)法蘭盤(pán)的不銹鋼管組成，法蘭盤(pán)能更好地粘合混凝土。堅(jiān)固耐用的不銹鋼結(jié)構(gòu)，不受電磁干擾（EMI）/射頻干擾（RFI）和雷擊的影響，EFO光纖應(yīng)變計(jì)是為埋入混凝土而設(shè)計(jì)的。

FOD光學(xué)線性位置和位移傳感器是一款絕對(duì)位置傳感器，可提供高精度的位置和位移測(cè)量結(jié)果。

FOD是線性可變差動(dòng)變壓器(LVDT)的光纖版本，但與之不同的是，F(xiàn)OD不需要電信號(hào)和相關(guān)布線。FOD完全不受電磁干擾(EMI)和射頻干擾(RFI)的影響，不存在電流泄漏或著火的風(fēng)險(xiǎn)。

FOP MicroPZ 微型滲壓計(jì)的設(shè)計(jì)基于微型MOMS (微光學(xué)機(jī)械系統(tǒng))壓力傳感器的非接觸撓度測(cè)量技術(shù)，制造MOMS壓力傳感器時(shí)采用了光刻技術(shù)。

由于光纖讀數(shù)儀或數(shù)據(jù)記錄儀可以在各種溫度、電磁干擾（EMI）、濕度和振動(dòng)條件下一致而準(zhǔn)確地測(cè)量腔長(zhǎng)，因此該系統(tǒng)即使在惡劣的條件下也能獲得可靠的壓力測(cè)量結(jié)果。

FOP-MicroPZ滲壓計(jì)是為工業(yè)和土木工程應(yīng)用而設(shè)計(jì)，裝有不銹鋼保護(hù)套和一塊多孔不銹鋼透水石，從而確保它的機(jī)械堅(jiān)固性，并且不銹鋼透水石能保護(hù)傳感元件不受固體顆粒的影響，從而只感測(cè)被測(cè)流體的壓力。這款傳感器包括外殼在內(nèi)的總直徑為4.8mm，總長(zhǎng)度為54mm。

堅(jiān)固耐用的FOP型孔隙水壓力計(jì)（也叫滲壓計(jì)）不受電磁干擾（EMI）/射頻干擾（RFI）和閃電的影響，適合在惡劣環(huán)境中使用，它具有非常好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

FOP光纖傳感滲壓計(jì)與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)不同，其獨(dú)特的設(shè)計(jì)基于不銹鋼隔膜撓度的非接觸測(cè)量技術(shù)。

可靠和高性能的法布里-珀羅（Fabry-Perot）光纖傳感器采集模塊，適合于實(shí)驗(yàn)室，土木工程和工業(yè)的應(yīng)用。

主要特點(diǎn)

• 靜態(tài)或高達(dá)15 kHz 的動(dòng)態(tài)測(cè)量
• 應(yīng)變、溫度、壓力和位移的測(cè)量
• 使用SCAI 連接器的即插即用技術(shù)
• 多項(xiàng)式測(cè)量系數(shù)
• 用于配置和數(shù)據(jù)采集的Evolution 軟件，采集頻率高達(dá)5 k 樣本/秒
• 0-5V 的模擬輸出/ 16 位的分辨率
• 實(shí)耐寶 (Snap-on)TS35 DIN 導(dǎo)軌

FOR-1是一款單通道、電池供電的光纖信號(hào)讀數(shù)儀，能夠非常準(zhǔn)確地測(cè)量壓力、溫度、應(yīng)變和位移傳感器。

主要特點(diǎn)

• 單通道
• 背光液晶顯示屏
• 堅(jiān)固耐用，容易使用
• 電壓輸出和RS-232通訊端口
• 體積小(1/8 DIN)

UMI是一款臺(tái)式通用型光纖數(shù)據(jù)記錄儀，非常適合在光纖傳感器具有優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用中，進(jìn)行多點(diǎn)的溫度、壓力、應(yīng)變和位移測(cè)量。

主要特點(diǎn)

• 4個(gè)或 8 個(gè)通道
• 堅(jiān)固耐用，易于使用
• 真空熒光大顯示屏
• 電壓輸出和RS-232 通訊接口
• 采樣頻率高達(dá) 20 Hz