光纖傳感器的原理和應用領(lǐng)域

光纖傳感器的英文全稱(chēng)是Fiber Optical Sensor，英文簡(jiǎn)稱(chēng)FOS。在現代社會(huì )的很多方面都有著(zhù)廣泛的應用前景和發(fā)展前途，在一些相關(guān)的領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種光纖傳感器，常見(jiàn)有溫度、應變、壓力、液位、氣體、光纖陀螺等傳感器。光纖傳感器是利用光纖中傳輸的光波感測外部環(huán)境變化來(lái)實(shí)現監測。光纖傳感器的工作過(guò)程是當入射光源由光纖傳輸送至調制器，光參數因為外界被測參數改變而變化成為被調制的光信息，然后由光電檢測器件來(lái)檢測調制的光信號，經(jīng)解調器后獲得外界參數。

分布式光纖傳感技術(shù)

分布式光纖傳感器并作為一門(mén)迅猛崛起的高新傳感技術(shù)，光纖傳感器的理論發(fā)展和實(shí)踐應用也在不斷的深入當中。目前，對于堤壩形變、溫度監測的探索和研究正在深入當中，但這些研究常為點(diǎn)式的監測，并且各個(gè)傳感器之間的距離很大，有些地方定位不到等情況，因此，不能實(shí)現及時(shí)、有效的預警能力。工程結構安全監測或測試系統對于評估局部破裂或損傷，確保結構的完整性，有一些傳統的非破壞性的方法，如電磁法，聲發(fā)射法，穿透地面雷達系統，用插入參考電極的侵蝕監測等。這些傳統的診斷方法容易受到電磁干涉的影響，在靈敏度和重復性方面有缺陷。相比之下，由于光纖傳感器不受電磁干擾、抗潮濕、看侵蝕，在長(cháng)期使用和重復性方面具有優(yōu)勢，因此，光纖傳感器已經(jīng)開(kāi)始用于工程建筑的安全監測。

分布式光纖傳感技術(shù)可以根據想要監測的目標，采用直接測量方式或間接測量方式來(lái)對堤防進(jìn)行監測：

①直接測量是將光纖直接布設于被監測物體內，光纖隨著(zhù)被監測物的形變、溫度的變化，得到應變、溫度信息即為被監測物的應變情況及溫度分布。直接測量法可以有效的對堤壩的險情進(jìn)行預警，但是不利于長(cháng)期監測。

②間接測量是將光纖布設在一定支撐結構上或使用光纖傳感器探頭，被監測物的形變、溫度轉化為支撐結構或傳感器的相應參數變化量，再轉化為光纖的應變、溫度，通過(guò)檢測光纖上的應變、溫度間接得到被監測物的形變和溫度。間接測量法可以進(jìn)行長(cháng)期的監測，但是要設計專(zhuān)門(mén)的支撐結構，并且要求所用的支撐結構或傳感器的變化量與光纖的應變、溫度有很好的對應關(guān)系。

分布式光纖傳感器的應用

分布式光纖傳感器不僅具有光纖傳感器的相關(guān)優(yōu)勢特點(diǎn)，而且還具有分布式、長(cháng)距離監測等特點(diǎn)，該類(lèi)傳感器目前主要用于監測溫度和應
變。具體的應用為以下四個(gè)方面：

①隧道、橋梁方面。由于傳統的傳感技術(shù)已經(jīng)暴露出它們的劣勢，如抗干擾能力不強，難以實(shí)現現場(chǎng)非電、遠程分布式、大范圍監控等缺點(diǎn)。因此，光纖傳感技術(shù)成為這些大型工程安全監測的首選傳感器。

②油氣、管道方面。

輸送管道或儲藏罐的泄漏監測以及溫度監測及故障點(diǎn)的定位檢測。

③電力、電廠(chǎng)方面。

電纜電線(xiàn)表面溫度監控、定位，發(fā)電廠(chǎng)和變電站的火情監測和預警。

④水利土木工程方面。大壩、堤防、堤壩、邊坡的溫度、應變測試，大型建筑物的結構位移、應變監測及預警等。

光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)

光纖傳感器具有靈敏度高，抗干擾，體積小，重量輕，動(dòng)態(tài)范圍大，易于實(shí)現系統的遙測和控制等特點(diǎn)，可用于惡劣、高危環(huán)境的監測。
具體表現為：

①光纖傳感器的電絕緣性使得傳感探頭不會(huì )出現電路安全問(wèn)題。由于光纖傳感器不吸收電磁輻射，所以輻射不會(huì )導致出現讀數混
亂現象。

②光纖傳感器具有集成化、尺寸小，大部分的光纖傳感器產(chǎn)生光信號由光纖傳導激勵光源，無(wú)需電源，即使在惡劣的環(huán)境下也不會(huì )產(chǎn)生電路等引起安全問(wèn)題。

③光纖元件本身既是探測元件又是傳輸元件，能夠實(shí)現遙測功能，被測物體可以離傳感器有一定的距離，并且光纖傳感器測量范圍大，令人滿(mǎn)意的精度，標定的簡(jiǎn)化等。光纖傳感器根據不同分類(lèi)方式，可以分成不同的傳感器類(lèi)型，并且各自也呈現出不同的特點(diǎn)。

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