光纖傳感器產(chǎn)品分類和用途介紹

光纖在傳感器領(lǐng)域得到快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。光纖傳感器的工作原理是將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調(diào)制器，使待測參數(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、頻率、相位、偏正態(tài)等)發(fā)生變化，稱為被調(diào)制的信號(hào)光，在經(jīng)過光纖送入光探測器，經(jīng)解調(diào)后，獲得被測參數(shù)。目前中國市場上，布拉格光纖光柵和基于光時(shí)域反射的分布式傳感器是應(yīng)用的光纖傳感技術(shù)。

目前市場上光纖傳感器產(chǎn)品主要有光纖陀螺儀、光纖水聽器、光纖光柵傳感器和光纖電流傳感器。下面介紹一下他們各自的原理以及發(fā)展概況：

1、光纖陀螺儀

光纖陀螺儀按測量原理可分分干涉型、諧振型和布里淵型，干涉型屬于*代光纖陀螺儀，目前該產(chǎn)品在技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，正處于批量化生產(chǎn)和商品化階段;第二代產(chǎn)品是諧振型光纖陀螺儀，處于實(shí)驗(yàn)室研究向?qū)嵱没七M(jìn)的發(fā)展階段;布里淵型是第三代，尚處于理論研究階段。光纖陀螺儀結(jié)構(gòu)根據(jù)所采用的光學(xué)元件有三種實(shí)現(xiàn)方法：小型分立元件系統(tǒng)、全光纖系統(tǒng)和集成光學(xué)元件系統(tǒng)。目前分立光學(xué)元件方案已經(jīng)基本消失，全光纖系統(tǒng)用在開環(huán)低精度、低成本的光纖陀螺儀中，集成光學(xué)器件陀螺儀以工藝簡單，總體重復(fù)性好、低成本成為中光纖陀螺儀的主要方案。

2、光纖水聽器

光纖水聽器是一種建立在光纖、光電子技術(shù)基礎(chǔ)上的水下聲信號(hào)傳感器，它通過高靈敏度的光纖相干檢測，將水聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并通過光纖傳至信號(hào)處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的聲信號(hào)信息。與傳統(tǒng)水聽器的相比較，光纖水聽器具有靈敏度高、響應(yīng)帶寬寬、不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于軍事和石油勘探、環(huán)境檢測等領(lǐng)域，具有很大的市場前途。

光纖水聽器按原理可分為干涉型，強(qiáng)度型，光柵型等。干涉型光纖水聽器關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)逐步發(fā)展成熟;光纖光柵水聽器則是當(dāng)前光纖傳感器研究的熱點(diǎn)方向。涉及到的關(guān)鍵技術(shù)包括光源、光纖器件、探頭技術(shù)、抗偏振衰落技術(shù)、抗相位衰落技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、多路復(fù)用技術(shù)以及工程技術(shù)等。

3、光纖光柵傳感器

光纖光柵傳感器尤其是光纖Bragg光柵傳感器是zui近幾年外傳感器領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)光纖傳感器絕大部分屬于光強(qiáng)型和干涉型，光強(qiáng)型傳感器存在光源不穩(wěn)定，光纖損耗和探測器老化等問題，干涉型傳感器由于要求兩路干涉光的光強(qiáng)相等需要固定參考點(diǎn)應(yīng)用不便。

以光纖布拉格光柵為主的光纖光柵傳感器傳感信號(hào)為波長調(diào)制以及復(fù)用能力強(qiáng)，避免了上述傳統(tǒng)光纖傳感器存在的問題。在建筑健康檢測、沖擊檢測、形狀控制和振動(dòng)阻尼檢測等應(yīng)用，光纖光柵傳感器是的靈敏元件。光纖光柵傳感器在地球動(dòng)力學(xué)、航天器、船舶航運(yùn)、民用工程結(jié)構(gòu)、電力工業(yè)、醫(yī)藥和化學(xué)傳感中有廣泛的應(yīng)用。

4、光纖電流傳感器

電力工業(yè)的迅猛發(fā)展帶動(dòng)電力傳輸系統(tǒng)容量不斷增加，運(yùn)行電壓等級(jí)越來越高，不得不面臨電流的測量問題。在高電壓、大電流和強(qiáng)功率的電力系統(tǒng)中，以電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)電流傳感器(簡稱CT)暴露出一系列嚴(yán)重缺點(diǎn)：爆炸引起災(zāi)難性事故;大故障電流引起鐵芯磁飽和;鐵芯共振效應(yīng);滯后效應(yīng);精度不高;易受干擾;體積大、重量大、價(jià)格昂貴等，已經(jīng)難以滿足新一代數(shù)字電力網(wǎng)的發(fā)展需要。光纖電流傳感器成為解決上述難題的辦法。