光纤传感器技术特点及主要应用

光纤传感技术的出现是当今传感技术产业的新探索和发展。光纤传感技术的关键依赖于光纤传感器。光纤传感器应以光信号为转换和传输载体，主要用于精度测量。主要利用光导纤维的传光特性，将测量转化为光特性(强度、相位、偏振、频率、波长)的传感器。这是未来光源光通过光纤输送到调制器，使测量参数和光学性质（如光强度、波长、频率、相位、正态等）的变化，称为调制信号光，通过光纤输送到光探测器，解调后，得到测量参数。以下主要介绍光纤传感器的特点和技术应用，期待对读者有很大的参考价值。

光纤传感器的特点
与传统传感器不同，光纤具有优异的物理、化学、机械及其传输性能，使光纤传感器具有体积小、重量轻、耐电磁干扰、耐腐蚀、敏感性高、测量带宽宽宽、测试电子产品与传感器间距长等特点，可形成传感网络。
先进的光纤传感器比传统传感器敏感几个量级，可以检测到70多种物理量。综上所述，它有几个优点:
1、精度高，响应时间快，线性特性范围广，重复性好，检测信号信噪比高。由于目前光纤的量产，质优价廉，可以广泛使用。
2、光纤由电介质材料石英制成，传输是指光信号，安全稳定性好，抗电磁干扰能力强，适用于电力、原油、化工、冶金等易燃易爆或有毒自然条件。
3、耐腐蚀性强，耐污染性强，适用于温差大的地区，时间老化特点好，工作寿命长。
4、体积小，重量轻，安装方便，对被测对象的环境适应性强。
5、光纤是一种自觉性好的无源器件，不会破坏测量状态。
6、测量对象很常见。目前，各种物理量、化学量、生物量等光纤传感器具有不同的测量温度、压力、偏移、速率、液位、辐射等特点。
7、多点复用方便，传输损耗小，适用于构成测量网络，完成多点即时智能监控。
在这些方面应用光纤传感器技术：
一、光纤陀螺
根据原理，光纤陀螺可分为干预型、谐振型和布里渊型，这是三代光纤陀螺的代表。第一代干预光纤陀螺技术成熟，适合批量生产和商业化；第二代谐振光纤陀螺仍处于实验室研究产品化发展阶段；第三代布里渊型仍处于理论研究阶段。
光纤陀螺结构基于使用的光电器件有三种完成方法：小型分立元件系统、全光纤系统和集成光电器件系统。目前，分立光电器件技术已基本撤出。全光纤系统用于低精度、低成本的开环光纤陀螺仪。集成光学器件陀螺仪因其工艺简单、整体重复性好、成本低而在高精度光纤陀螺仪中非常流行，是完成光纤陀螺仪的关键途径。
二、光纤光栅传感器
目前，光纤布拉格光栅传感器是国内外传感器领域的研究热点之一。大多数传统的光纤传感器可分为两种类型：光强型和干预型。光强传感器的缺点是光源不稳定，光纤损耗和探测器容易老化；干预传感器需要固定定位点，因为双干预光的光强相同。
目前开发的以光纤布拉格光栅为主的光纤光栅传感器可以防止上述两种情况，其传感信号具有较强的波长部署和再利用能力。光纤光栅传感器是工程健康检测、冲击检测、形状控制和振动减振检测的理想灵敏元件。光纤光栅传感器广泛应用于地球动力学、航天器、电力工业和化学传感。
三、光纤电流传感器
电力行业的快速发展促进了电力传输系统容量的不断增长，运行电压水平越来越高，电流越来越大，难以测量，显示了光纤电流传感器的优点。在供电系统中，传统的电流测量传感器以电磁感应为载体，存在以下缺陷：易爆炸，造成毁灭性事故；大故障电流导致铁磁饱和、铁共振效应、频率响应慢、检测精度低、信号易受影响、体积重量大、价格昂贵等，难以满足新一代数据电网的发展需求。此时，光纤电流传感器应时而生。
四、光纤水听器
光纤水听器主要用于测量水中声信号。通过高灵敏度光纤相关检测，将水声信号转换为光信号，并通过光纤传输到信号处理系统进行识别。与传统水听器相比，光纤水听器具有灵敏度高、响应带宽宽、无干扰信号等特点，广泛应用于军事、石油勘探、环境监测等领域，具有一定的发展前景。
根据原理，光纤水听器可分为干预型、强度型、光栅型等。干预型光纤水听器的核心技术已逐步发展和完善，并在一些行业生产商品；光纤光栅水听器是目前研究的热点。关键技术包括光源、光纤设备、探头技术、抗偏振衰减技术、抗相位衰减技术、信号处理技术、多重用技术和工程设计。
综上所述，光纤传感器正朝着敏感、准确、适应性强、精致、智能化的方向发展。由于光纤传感器具有耐热、耐腐蚀、防潮等优点，其自身价值在更多行业得到了更多的应用，也受到了各行业的青睐。

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