光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經過光纖送入調制器,使待測參數(shù)與進入調制區(qū)的光相互作用后,導致光的光學性質(如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等)發(fā)生變化,稱為被調制的信號光,再過利用被測量對光的傳輸特性施加的影響,完成測量.
光纖傳感器工作原理
(1)功能型——利用光纖本身的某種敏感特性或功能制成
(2)傳光型——光纖僅僅起傳輸光的作用,它在光纖端面或中間加裝其它敏感元件感受被測量的變化。
物性型光纖傳感器原理,物性型光纖傳感器是利用光纖對環(huán)境變化的敏感性,將輸入物理量變換為調制的光信號。其工作原理基于光纖的光調制效應,即光纖在外界環(huán)境因素,如溫度、壓力、電場、磁場等等改變時,其傳光特性,如相位與光強,會發(fā)生變化的現(xiàn)象。
結構型光纖傳感器原理,結構型光纖傳感器是由光檢測元件(敏感元件)與光纖傳輸回路及測量電路所組成的測量系統(tǒng)。其中光纖僅作為光的傳播媒質,所以又稱為傳光型或非功能型光纖傳感器。
功能型傳感器是利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件, 被測量對光纖內傳輸?shù)墓膺M行調制, 使傳輸?shù)墓獾膹姸取⑾辔?、頻率或偏振態(tài)等特性發(fā)生變化, 再通過對被調制過的信號進行解調, 從而得出被測信號。
光纖聲傳感器就是一種利用光纖自身的傳感器。當光纖受到一點很微小的外力作用時,就會產生微彎曲,而其傳光能力發(fā)生很大的變化。聲音是一種機械波,它對光纖的作用就是使光纖受力并產生彎曲,通過彎曲就能夠得到聲音的強弱。光纖陀螺也是光纖自身傳感器的一種,與激光陀螺相比,光纖陀螺靈敏度高,體積小,成本低,可以用于飛機、艦船、導彈等的慣性導航系統(tǒng)。
傳感型光纖傳感器的光纖不僅起傳遞光作用,同時又是光電敏感元件。由于外界環(huán)境對光纖自身的影響,待測量的物理量通過光纖作用于傳感器上,使光波導的屬性(光強、相位、偏振態(tài)、波長等)被調制。傳感器型光纖傳感器又分為光強調制型、相位調制型、振態(tài)調制型和波長調制型等。
光纖傳感器的另外一個大類是利用光纖的傳感器。其結構大致如下:傳感器位于光纖端部,光纖只是光的傳輸線,將被測量的物理量變換成為光的振幅,相位或者振幅的變化。在這種傳感器系統(tǒng)中,傳統(tǒng)的傳感器和光纖相結合。光纖的導入使得實現(xiàn)探針化的遙測提供了可能性。這種光纖傳輸?shù)膫鞲衅鬟m用范圍廣,使用簡便,但是精度比類傳感器稍低。
隨著光纖傳感器技術的發(fā)展,在土木工程領域光纖傳感器得到了廣泛的應用,用來測量混凝土結構變形及內部應力,檢測大型結構、橋梁健康狀況等,其中主要的都是將光纖傳感器作為一種新型的應變傳感器使用。