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1.1.3 光纤传感器的分类

根据依据标准的不同,光纤传感器的分类方法有很多种,一般有两种分类方法:按照光纤在传感器中的作用分类,按照信号在光纤中调制的原理分类 [16]

按照光纤在传感器中的作用不同,光纤传感器可以分为传光型光纤传感器(也称为非功能型光纤传感器)和传感型光纤传感器(也称为功能型光纤传感器)两大类。

在传光型光纤传感器(见图1.1)中,光纤仅作为光的传播媒质,光纤仅起传输光信号的光学通路的作用,所以传光型光纤传感器又称为结构型光纤传感器或非功能型光纤传感器。光纤是不连续的,被测参数均在光纤之外,由外置敏感元件调制到光信号中去。传光型光纤传感器的结构比较简单,并且能够充分利用光电元件和光纤本身的特点,应用范围比较广;它的缺点是灵敏度比传感型光纤传感器低,测量精度也较差。

图1.1 传光型光纤传感器

在传感型光纤传感器(见图1.2;又称为功能型光纤传感器、物性型光纤传感器)中,光纤兼具对信号的敏感及传输的作用,将信号的“感”和“传”合二为一,主要适用于单模光纤。在传感型光纤传感器中,光纤是连续的,其不仅起到传输光的作用,而且起到测量的作用。传感型光纤传感器利用光纤本身的传输特性,即利用被测物理量发生变化,会使光纤中传播的光的属性(如光强、相位、偏振态等)发生变化的特点制成。传感型光纤传感器性能好,但是结构复杂,调整也比较难。光纤振动传感器就属于传感型光纤传感器。

按照信号在光纤中调制的原理不同,光纤传感器可以分为强度调制型光纤传感器、相位调制型光纤传感器、偏振态调制型光纤传感器、频率调制型光纤传感器、波长调制型光纤传感器等。

按照光纤传感器的功能不同,光纤传感器可以分为光纤温度传感器、光纤位移传感器、光纤应变传感器等,其分别可以感知外界的温度、位移、应变的大小。如果外界物理量的变化为振动信号,则传感器中光纤作为感应承受体发生内部应变,从而使光信号的强度或相位发生变化,因此起到了传感器的作用。本书将这类光纤传感器统称为光纤振动传感器。测量外界应变、振动的光纤传感器都可以归类为光纤振动传感器。

图1.2 传感型光纤传感器

另外,如果光纤传感器中整段光纤作为感应外界信号的载体,则这类光纤传感器被称为分布式光纤传感器。其原理是:利用光纤几何方面的一维特性进行测量,将被测量作为光纤长度的函数,在整个光纤上对沿光纤几何路径分布的外部物理量实现连续测量。如果光纤传感器中只有部分光纤(通常进行了部分改造,如引入光纤光栅)作为感应载体,则这类光纤传感器被称为点光纤传感器。要感应整个光纤分布线上的情况,就要利用布设点光纤传感器的方法。本书主要讨论分布式光纤传感器。 ajEN8pGazKDYK0n2nHLZOfMY5dbewIIQ+GcbzQHs64FEAiqeDMCI0OwKAOK2/4ns

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