光纤传感器的应用领域

导语：在物理学习中，我们知道光纤的传播速度快，因此，光纤传感器是将检测到的光线信号通过传感器使待测参数进入调制区的光相互作用后，改变光的光学性质发生变化。在生活中我们可能对光纤传感器并不熟悉，但是事实上光纤传感器的运用十分普遍。光纤传感器可以应用在多个方面：温度的检测，压力的检测，液位、流量、流速的检测。

一、温度的检测

光纤温度传感器采用一种和光纤折射率相匹配的高分子温敏材料涂覆在二根熔接在一起的光纤外面，使光能由一根光纤输入该反射面出另一根光纤输出，由于这种新型温敏材料受温度影响，折射率发生变化，因此输出的光功率与温度呈函数关系。其物理本质是利用光纤中传输的光波的特征参量，如振幅、相位、偏振态、波长和模式等，对外界环境因素，如温度，压力，辐射等具有敏感特性。它属于非接触式测温。

系统的工作原理为：在低温区（400℃以下），辐射信号较弱，系统开启发光二极管（LED）使荧光测温系统工作。发光二极管发射调制的激励光，经聚光镜耦合到Y型光纤的分支端，由Y型光纤并通过光纤耦合器耦合到光纤温度传感头。光纤传感头端部受激励光激发而发射荧光，荧光信号由光纤导出，并通过光纤耦合器从Y型光纤的另一分支端射出，由光电探测器接收。光电探测器输出的光信号经放大后由荧光信号处理系统处理，计算荧光寿命并由此得到所测温度值。而在高温区（400℃以上），辐射信号足够强，辐射测温系统工作，发光二极管关闭。辐射信号通过蓝宝石光纤并通过Y型光纤输出，由探测器转换成电信号，系统通过检测辐射信号强度计算得到所测温度。光纤传感头端部由Cr3+离子掺杂，实现光激励时的荧光发射。

二、压力的检测

光纤压力传感器主要有强度调制型、相位调制型和偏振调制型三种。

强度调制型光纤传感器是一种可用于测量位移、温度、压力、气体浓度等多种物理量的高精度传感器。大多基于弹性元件受压发生机械形变，将压力信号转换为位移信号来进行检测。

三、液位、流量、流速的检测

在化工、机械、水利、石油、医疗、污染检测等领域经常会遇到需要在恶劣环境下对液位、流量、流速等物理量进行测量的问题。光纤传感器在这些检测中可以发挥独特的作用。

将光纤用高温火焰烧软后对折，并将端部烧结成球形。光由一端导入，在球状对折端部一部分光透射出去，另一部分光反射回来，由光纤的另一端导向探测器。这就构成球面光纤液位检测器。光纤流速计可以进行非接触测量，因此不会影响待测物体的流动状态。被测流体可以是液体，也可以是气体。

通过以上介绍，大家大致了解了光纤传感器的应用原理和应用的几个方面，物理学中的许多原理和科学家制造出来的东西都可以在生活中为我们所用，在生产中提高效率，同时还可以运用在不同的领域，大千世界，人们可以运用智慧和智力制造出无数新奇的东西，创新的思想改变世界。本文介绍了光纤传感器的运用领域，大家是否都了解了呢？