光纖傳感器在使用中具有哪些優(yōu)勢(shì)？

光纖傳感器能夠?qū)⒈粶y(cè)對(duì)象的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成可被觀測(cè)的光信號(hào)，是一類應(yīng)用范圍較為廣泛的傳感器。由于光纖天生就具備有較多優(yōu)異的性能，因此光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)也是較為明顯的。光纖傳感器由光源、入射光纖、出射光纖、光調(diào)制器、光探測(cè)器以及解調(diào)制器組成。其基本原理是將光源的光經(jīng)入射光纖送人調(diào)制區(qū)，光在調(diào)制區(qū)內(nèi)與外界被測(cè)參數(shù)相互作用，使光的光學(xué)性質(zhì)(如強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位、偏正態(tài)等)發(fā)生變化而成為被調(diào)制的信號(hào)光，再經(jīng)出射光纖送入光探測(cè)器、解調(diào)器而獲得被測(cè)參數(shù)。

光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)是與傳統(tǒng)式的各種傳感器相比，光纖傳感器用光當(dāng)作敏感信息的載體，用光纖當(dāng)作傳遞敏感信息的媒質(zhì)，有著光纖及光學(xué)測(cè)量的特點(diǎn)，有多方面獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。電絕緣性能好，抗電磁干擾能力強(qiáng)，非侵入性，高靈敏度，非常容易實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)的遠(yuǎn)距離監(jiān)控，抗腐蝕，防爆，光路有可撓曲性，有利于與計(jì)算機(jī)聯(lián)接。 傳感器向著靈敏、精確、適應(yīng)能力強(qiáng)、小巧和智能化的方向發(fā)展，它可以在人達(dá)不到的地方，具有人的耳目作用，并且還能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外部信息。

光纖可以作為測(cè)試站和外部傳感器之間的通信路徑，稱為外部傳感。然而，當(dāng)光纖本身被用作光纖傳感系統(tǒng)時(shí)，這被稱為本征光纖傳感。這種類型的光纖傳感技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，它不需要光纖和外部傳感器之間的分立接口，因此降低了復(fù)雜性和成本。為此，溫度和應(yīng)變波動(dòng)等外部刺激需要以可測(cè)量的方式影響電纜中的光源，以提供有用的數(shù)據(jù)。

當(dāng)光子在光纖中與粒子接觸后隨機(jī)散射時(shí)，稱為瑞利散射。這一原理已被證明適用于各種類型的光纖測(cè)試技術(shù)，例如OTDR光纖測(cè)試，因?yàn)榉聪蛏⑸涞綑z測(cè)器的光的體積、波長(zhǎng)和位置可以確定光纖中衰減事件的幅度和位置。以類似的方式，拉曼散射在斯托克斯波段產(chǎn)生散射回光源的光子的溫度誘導(dǎo)變化。通過(guò)測(cè)量斯托克斯頻帶和反斯托克斯頻帶中的反向散射光的強(qiáng)度之間的差異，可以精確地確定沿著光纖的任何給定位置的溫度。布里淵散射是一種類似的現(xiàn)象，其中反向散射光的波長(zhǎng)以可預(yù)測(cè)的方式受到外部溫度和聲刺激的影響。該數(shù)據(jù)結(jié)合同一點(diǎn)的溫度背景知識(shí)，可用于精確確定光纖所經(jīng)受的應(yīng)變，并進(jìn)行分析以確定光纖的哪些區(qū)域(區(qū)域)受到影響。

光纖傳感器有極高的靈敏度和精度、固有的安全性好、抗電磁干擾、高絕緣強(qiáng)度、耐腐蝕、集傳感與傳輸于一體、能與數(shù)字通信系統(tǒng)兼容等優(yōu)點(diǎn)。概括如下：

(1)高靈敏度;

(2)輕細(xì)柔韌便于安裝埋設(shè);

(3)電絕緣性及化學(xué)穩(wěn)定性。光纖本身是一種高絕緣、化學(xué)性能穩(wěn)定的物質(zhì)，適用于電力系統(tǒng)及化學(xué)系統(tǒng)中需要高壓隔離和易燃易爆等惡劣的環(huán)境中;

(4)良好的安全性。光纖傳感器是電無(wú)源的敏感元件，故應(yīng)用于測(cè)量中時(shí)，不存在漏電及電擊等安全隱患;

(5)抗電磁干擾。一般情況下光波頻率比電磁輻射頻率高,因此光在光纖中傳播不會(huì)受到電磁噪聲的影響;

(6)可分布式測(cè)量。一根光纖可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離連續(xù)測(cè)控，能準(zhǔn)確測(cè)出任一點(diǎn)上的應(yīng)變、損傷、振動(dòng)和溫度等信息，并由此形成具備很大范圍內(nèi)的監(jiān)測(cè)區(qū)域，提高對(duì)環(huán)境的檢測(cè)水平;

(7)使用壽命長(zhǎng)。光纖的主要材料是石英玻璃，外裹高分子材料的包層，這使得它具有相對(duì)于金屬傳感器更大的耐久性;

(8)傳輸容量大。以光纖為母線，用傳輸大容量的光纖代替笨重的多芯水下電纜采集收納各感知點(diǎn)的信息，并且通過(guò)復(fù)用技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式的光纖傳感器監(jiān)測(cè)。