1.光纖傳感器基本原理及分類
光纖傳感技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型的傳感技術(shù)，當(dāng)光在光纖中傳播時(shí)，在外界溫度、壓力、位移、磁場(chǎng)、電場(chǎng)和轉(zhuǎn)動(dòng)等因素作用下，通過(guò)光的反射、折射和吸收效應(yīng)，光學(xué)多普勒效應(yīng)、聲光、電光、磁光和彈光效應(yīng)等，可使光波的振幅、相位、偏振態(tài)和波長(zhǎng)等參量直接或間接地發(fā)生變化，因而可將光纖作為敏感元件來(lái)探測(cè)各種物理量。
光纖傳感器主要由光源、傳輸光纖、光電探測(cè)器和信號(hào)處理部分等組成。其基本原理是將來(lái)自光源的光經(jīng)過(guò)光纖送入傳感頭（調(diào)制器），使待測(cè)量參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)（如光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位和偏振態(tài)等）發(fā)生變化，成為被調(diào)制的信號(hào)光，再經(jīng)過(guò)光纖送入光電探測(cè)器，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，后經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后還原出被測(cè)物理量。光纖傳感器一般可分為功能型（傳感型）傳感器和非功能型（傳光型）傳感器兩大類。
功能型傳感器是利用光纖對(duì)外界信息具有敏感能力和檢測(cè)能力的特性，將光纖作為敏感元件，當(dāng)被測(cè)量在光纖中傳輸時(shí)，光的強(qiáng)度、相位、頻率或偏振態(tài)等特性將發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)制的功能。然后再通過(guò)對(duì)被調(diào)制過(guò)的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得出被測(cè)信號(hào)。在這種傳感器中，光纖不僅起到了傳光的作用，還起到了"感"的作用。
非功能型傳感器是利用其他敏感元件來(lái)感受被測(cè)量的變化，光纖僅作為信息的傳輸介質(zhì)，即光纖只起導(dǎo)光作用。與傳統(tǒng)的電傳感器相比，光纖傳感器具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、電絕緣性好和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如環(huán)境、橋梁、大壩、油田、臨床醫(yī)學(xué)檢測(cè)和食品安全檢測(cè)等領(lǐng)域。
2.光纖傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀
自光纖傳感器誕生以來(lái)，其優(yōu)越性及應(yīng)用廣泛性受到了世界各國(guó)的密切關(guān)注及高度重視，并對(duì)其展開(kāi)了積極的研究及開(kāi)發(fā)。目前，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了光纖傳感器對(duì)位移、壓力、溫度、速度、振動(dòng)、液位和角度等70多種物理量的測(cè)量。美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)和日本等一些國(guó)家將重點(diǎn)研究放在光纖傳感器系統(tǒng)、現(xiàn)代數(shù)字光纖控制系統(tǒng)、光纖陀螺、核輻射監(jiān)控、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)控和民用計(jì)劃等6個(gè)方面，并取得了一定的成就。
我國(guó)光纖傳感器的研究工作開(kāi)始于1983年，一些大學(xué)、科研院所和公司等對(duì)光纖傳感器的研究使得光纖傳感技術(shù)得到了飛速發(fā)展。2010年南京大學(xué)工程管理學(xué)院教授張旭蘋(píng)發(fā)明的"基于布里淵效應(yīng)的連續(xù)分布式光纖傳感技術(shù)"通過(guò)了教育部組織的專家鑒定。鑒定專家組一致認(rèn)為，此項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新性強(qiáng)，擁有多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，技術(shù)上達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平，具有良好的應(yīng)用前景。這一技術(shù)的本質(zhì)是運(yùn)用了物聯(lián)網(wǎng)概念，該技術(shù)填補(bǔ)了我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)空白。
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