出现一些应用光纤传感技术的新型测试系统,如分布式光 纤测温系统、以光纤光栅为主的光纤智能结构;
改造了传统的测试系统,如利用电/光转换和光/电转换技 术以及光纤传输技术,把传统的电子式测量仪表改造成安 全可靠的先进光纤式仪表等。许多特殊场合－核工业、 化工和石油钻探中也都应用了光纤传感系统。
根据市场调查分析公司BusinessCommunicationsCompany
型 频率 多普勒效应
速度、流速、振动、加速度 MM
c
调制 拉曼散射
温度
MM
a
型 布里渊散射
温度、应力
MM
a8
注:MM多模;SM单模;PM偏振保持;a,b,c:功能型、非功能型、拾光型
三 光纤传感技术的发展
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1. 进入实用化阶段,逐步形成传感领域的一个新的 分支。
不少光纤传感器以其特有的优点,替代或更新了传统的测 试系统,如光纤陀螺、光纤水听器等;
在很多领域,光纤传感技术尚未实现产业化,许多关键技术 仍然停留在实验室样机阶段,距商业化还有一定的距离。
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四 分布式光纤传感技术
利用光波在光纤中传输的特性,可沿光纤长度方 向连续的传感被测量（如温度、压力、应力和 应变等）
光纤既是传感介质,又是被测量的传输介质。
优点:
可在很大的空间范围内连续的进行传感,是其突出优 点。
同时具有光纤及光学测量的特点:
①电绝缘性能好。 ②抗电磁干扰能力强。 ③非侵入性。 ④高灵敏度。 ⑤容易实现对被测信号的远距离监控。
光纤传感器可测量位移、速度、加速度、液 位、应变、压力、流量、振动、温度、电流 、电压、磁场等物理量
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二 光纤传感器的分类
根据光纤在传感器中的作用
是一种利用单色光射到被测物体上反射回来的光 的频率发生变化来进行监测的传感器。
偏振调制光纤传感器
是一种利用光偏振态变化来传递被测对象信息的 传感器。
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光纤传感器的分类
传感器
干 相位 涉 调制 型型
光学现象
弹光效应 Sagnac效应 电、磁致伸缩
被测量
振动、压力、加速度、位移 角速度 电场、电压、电流、磁场
光纤
SM、PM SM、PM SM、PM
分类
a a a
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非 强度 遮光板遮断光路 位移
MM
b
调制 光纤微弯损耗 振动、压力、加速度、位移 SM
b
型 气体分子吸收 气体浓度
MM
b
干
偏振 法拉第效应 调制 泡克尔斯效应 涉 型 双折射变化
电流、磁场 电场、电压、 温度
SM
b,a
MM
b
SM
b
可分为功能型、非功能型和拾光型三大类
根据光受被测对象的调制形式
可分为:强度调制型、相位调制型、偏振调制型、频 率调制型和非干涉型
根据是否能够随距离的增加连续地监测被测量
可分为分布式和点式
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1.根据光纤在传感器中的作用分类
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功能型（全光纤型）光纤传感器
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分布式光纤传感 技术与应用
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内容概要
光纤传感技术简介 光纤传感器的分类 光纤传感技术的发展 分布式光纤传感技术
相位调制型分布式传感器 散射型分布式传感器
分布式光纤传感技术的应用
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一 光纤传感技术简介
光纤传感器用光作为敏感信息的载体,用光纤 作为传递敏感信息的媒质。
射的光。其典型例子如光纤激光多普勒速度计、辐射式光
纤温度传感器等。
耦合器
光发送器
光纤
信号 光受
被测对象 5
处理 信器
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2.根据光受被测对象的调制形式分类
光纤传感是对光波的参量进行调制
EE0c（ otsk） z→可调制参量: E0,,k,tkz
强度调制型光纤传感器
是一种利用被测对象的变化引起敏感元件的折射率、吸收或反 射等参数的变化,而导致光强度变化来实现敏感测量的传感器。
发布的关于光纤传感器的市场报告,从2005年到2011年,全
球光纤传感器（FOS）的整体市场将保持适度增长态势,
预计平均年复合增长率为4.1%,至2011年,全球产值将达
为3.72亿美元。
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光纤传感技术的发展
2.新的传感技术不断出现,促进了相关领域技术的发 展。
例如,光纤传感网络的出现,促进了智能材料和智能结构的 发展;光子晶体光纤用于传感的可能性促进了光子晶体的 发展等。
传感和传光为同一根光纤,传感部分结构简单,使用方 便。
与点式传感器相比,单位长度内信息获取成本大大降 低,性价比高。
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分布式光纤传感器的特征参量
空间分辨率
指分布式光纤传感器对沿光纤长度分布的被测量进 行测量时所能分辨的最小空间距离。
相位调制传感器
其基本原理是利用被测对象对敏感元件的作用,使敏感元件的 折射率或传播常数发生变化,而导致光的相位变化,进而使两束 单色光所产生的干涉效果发生变化,通过检测干涉效果的变化 量来确定光的相位变化量,从而得到被测对象的信息。
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根据光受被测对象的调制形式分类
频率调制光纤传感器
智能材料是指将敏感元件嵌入被测构件机体和材料中,从 而在构件或材料常规工作的同时实现对其安全运转、故 障等的实时监控。其中,光纤和电导线与多种材料的有效 结合是关键问题之一。
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光纤传感技术的发展
埋入了六根光 纤的纺织品
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这是一件嵌入了光 纤和电导线的背心, 能够感知环境温度 及化学成分的变化, 用于医学和军事应 用。
智能背心
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光纤传感技术的发展
3 原理性研究仍处于重要位置
由于很多光纤传感器的开发是以取代当前已被广泛采用 的传统机电传感系统为目的,所以尽管光纤传感器具有诸 多优势,其市场渗透所面临的困难和挑战仍很巨大。而那 些具有前所未有全新功能的光纤传感器则在竞争中占有 明显优势。
4 相关的应用开发也还任重道远
利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤(或特殊光 纤)作传感元件,将“传”和“感”合为一体。
非功能型（或称传光型）光纤传感器
光纤仅起导光作用,只“传”不“感”,对外界信息的“感 觉”功能依靠其他物理性质的功能元件完成。
拾光型光纤传感器
用光纤作为探头,接收由被测对象辐射的光或被其反射、散