光纤传感器的工作原理、调制方法

光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送人调制器，使待测参数与进入调制器的光相互作用后，导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位和偏振态等)发生变化，成为被调制的信号光，再经过光纤送人光探测器，经解调器解调后，获得被测参数。纤芯的折射率n大于包层的折射率n，当光从光密物质射向光疏物质，而人射角大于临界角时，光线产生全反射，即光不再离开光密介质。

光纤传感器的分类

根据工作原理，光纤传感器可以分为传感型和传光型两大类。

利用外界因素改变光纤中光的特征参量，从而对外界因素进行计和数据传输，称为传感型光纤传感器，它具有传、感合一的特点，信息的获取和传输都在光纤之中。传光型光纤传感器是指利用其他敏感元件测得的特征址，由光纤进行数据传输，它的特点是充分利用现有的传感器，便于推广应用。

光纤对许多外界参数有一定的效应，如电流、温度、速度等。光纤传感器原理的是如何利用光纤的各种效应，实现对外界被测参数的“传”和“感”的功能。光纤传感器的就是光被外界参数调制的原理，调制原理就能代表光纤传感器的机理。研究光纤传感器的调制器就是研究光在调制区与外界被测参数的相互作用，外界信号可能引起光的特性(强度、波长、频率、相位、偏振态等)变化，从而构成强度、波长、频率、相位和偏振态调制原理。

光纤传感器的调制方法

光纤传感器的调制有如下几种方法:

利用被测量的因素改变光纤中光的强度，再通过光强的变化来测量外界物理量，称为强度调制。强度调制是光纤传感器使用早的调制方法，其特点是技术简单、可靠，价格低，可采用多模光纤:光纤的连接器和耦合器均已商品化。光源可采用LED 和高强度的白炽灯等非相干光源。探测器一般用光电二极管、光电晶体管和光电池等。

利用外界因素改变光纤中光的波长或频率，然后通过检测光纤中的波长或频率的变化来测量物理量的方法，分别称为波长调制和频率调制。波长调制技术的解调技术比较复杂，对引起光纤或连续损耗增加的某些器件的稳定性不敏感，该调制技术主要用于液体浓度的化学分析、磷光和荧光现象分析、黑体辐射分析等方面创如、利用热色物质的颜色变化进行波长调制，从而得到待测温度以及其他物理量。频率调制技术主要基于多普勒效应(即物体辐射的波长因光源和观测者的相对运动而产生变化)来实现，光纤常采用传光型光纤，当光源发射出的光经过运动物体后，观测者所见到的光波频率相对于原频率发生了变化。根据此原理，可设计出多种测速光纤传感器。除了以上介绍的光纤传感器的调制方法，还有利用外界因素改变光纤中光波的相位，通过检测光波相位变化来测量物理量的相位调制:利用外界因素调制返回信号的基带频谱，通过检测基带的延迟时间、幅度大小的变化来测量各种物理量的大小和空间分布的时分调制:利用电光、磁光、光弹等物理效应进行偏振调制等调制方法。