幾種常見的光纖傳感技術(shù)

來源：閱讀：391 發(fā)布時間：2023-12-14 13:42:56

一、概述

光纖本身不帶電，體積小，質(zhì)量輕，易彎曲，抗電磁干擾，抗輻射性能好，可以在傳統(tǒng)傳感器不支持的（如易腐蝕、高溫高濕等）惡劣環(huán)境中工作。因此，光纖傳感技術(shù)一經(jīng)問世就受到了極大重視，在各個領(lǐng)域得到了研究與應(yīng)用。

二、幾種常見光纖傳感技術(shù)

不同于傳統(tǒng)傳感器是獨立個體，光纖傳感器可以在一根光纖上串聯(lián)多個傳感單元，組成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)傳感單元布局設(shè)計的差異，光纖傳感技術(shù)可分為多點式、準(zhǔn)分布式和分布式三大類。

1.點式光纖傳感技術(shù)

光纖光柵（FBG）是常見的一種點式傳感器。FBG是通過一定方法（如紫外刻寫）使光纖纖芯的折射率產(chǎn)生周期性分布，它對波長具有選擇性，能夠使特定波長的光反射，而使其他光透過。

將待測FBG連接至光纖光柵解調(diào)儀上，通過光譜分析測量加載前后的FBG中心波長的平移，平移量可以通過傳遞系數(shù)轉(zhuǎn)換為被測物理量，進(jìn)而實現(xiàn)對FBG位置處的應(yīng)變、溫度或壓力的測量。

2.準(zhǔn)分布式光纖傳感技術(shù)

在一根光纖上串聯(lián)或制作多個FBG比較容易，因此光纖光柵解調(diào)儀可采用復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)準(zhǔn)分布式測量。如波分復(fù)用技術(shù)，在一根光纖上串聯(lián)多只FBG，每只FBG波長不同，系統(tǒng)采用寬帶光源和波長檢測儀，可得到每只FBG的中心波長，實現(xiàn)單通道多點測量。同時還可以結(jié)合光開關(guān)，將光信號分給不同通道，進(jìn)而實現(xiàn)多通道解調(diào)，即空分復(fù)用技術(shù)。除此之外，還有波分和時分復(fù)用結(jié)合的技術(shù)，相同波長的FBG在光纖中的位置不同，其反射光到達(dá)探測器時間不同，可以等時間間隔采樣進(jìn)行區(qū)分，結(jié)合波分復(fù)用，可實現(xiàn)對大規(guī)模的光纖光柵陣列的解調(diào)。

受限于光源帶寬、單個FBG傳感波長移動范圍和相鄰FBG反射光譜之間的相互影響，目前光纖傳感中FBG傳感點數(shù)量有限，空間分辨率受限，傳感點之間存在監(jiān)測盲區(qū)。

3.分布式光纖傳感技術(shù)

分布式光纖傳感技術(shù)（DOFS）采用光纖做傳感介質(zhì)和傳輸信號介質(zhì)，通過測量光纖中特定散射光的信號來反映光纖自身或所處環(huán)境的應(yīng)變或溫度的變化，一根光纖可實現(xiàn)成百上千傳感點的同時測量。分布式光纖傳感技術(shù)無盲區(qū)，突破了FBG解調(diào)復(fù)用傳感單元數(shù)量限制和空間分辨率限制，因而稱為分布式測量。