燃氣儲配站

[拼音]：guangxian chuanganqi

[英文]：optical fiber transducer

通過光導纖維把輸入變數轉換成調製的光訊號的感測器。光纖感測器的測量原理有兩種：一種是被測引數引起光導纖維本身傳輸特性變化，即改變光導纖維環境如應變、壓力、溫度等，從而改變光導纖維中光傳播的相位和強度，這時測量通過光導纖維的光相位或光強度變化，就可知道被測引數的變化；另一種是以鐳射器或發光二極體為光源，用光導纖維作為光傳輸通道，把光訊號載送入或載送出敏感元件，再與其他相應敏感元件配合而構成感測器。前者屬於物性型感測器，後者屬於結構型感測器。這兩種感測器在自動測量系統中都有應用。

發展背景

為了檢測和處理種類繁多的資訊，需要用感測器將被測量轉換成便於處理的輸出訊號形式，並送往有關裝置。在這個過程中採用光訊號比電訊號有很大的優越性。用光纖傳輸光訊號,能量損失極小,而且光纖的化學性質穩定、橫截面小，同時又具有防噪聲、不受電磁干擾、無電火花、無短路負載和耐高溫等優點。因此70年代末光纖通訊技術興起，光纖感測器也獲得迅速發展。

分類

光纖感測器按照使用的光纖不同，通常分為多模光纖感測器和單模光纖感測器兩大類。光纖芯內折射率分佈對傳輸頻頻寬度的影響很大。可以傳輸多種傳輸模的稱為多模光纖，傳輸頻頻寬度可達30兆赫至數百兆赫。芯子與包層極細的一種光導纖維（芯子與包層間折射率差值很小）只能傳輸一種傳輸模，稱為單膜光纖，傳輸頻頻寬度高達10吉赫。多模光纖感測器又分為傳光型和光強調製型兩種，單模光纖感測器則分為偏振調製型和相位調製型兩種。

（1）傳光型光纖感測器以多模光導纖維來傳輸光訊號，根據光接受強度不同進行測量，而對被測引數起檢測作用的是其他敏感元件。這種感測器多用於工業檢測液位、壓力、形變、溫度、流速、電流、磁場等。它的優點是效能穩定可靠，結構簡單，造價低廉，缺點是靈敏度低。圖1為光纖液位感測器的原理示意圖。

（2）光強調製型光纖感測器在壓力作用下光纖產生微彎變形導致光強度變化，從而引起光纖傳輸損耗的改變，並由吸收、發射或折射率變化來調製發射光，可製成微彎效應的光纖壓力感測器（圖2）。由於齒板的作用，在沿光纖光軸的垂直方向上加有壓力時，光纖產生微彎變形，光波導方式改變，傳輸損耗增加。這種感測器具有較高的靈敏度。此外，利用光學編碼盤配合光纖可製成數字式光纖壓力感測器。

（3）偏振調製型光纖感測器單模光導纖維的偏振特性極易受到外界各種物理量的影響，如在高電場下的克爾效應和在強磁場下的法拉第效應，利用這一原理可製成大電流、高電壓測試感測器（圖3）。

（4）相位調製型光纖感測器用單模光導纖維構成干涉儀，外界各種物理量的影響因素能導致光導纖維中光程的變化，從而引起干涉條紋的變動。圖4為干涉儀式光纖溫度感測器的結構原理。鐳射器的點光源光束擴散為平行波，經分光器分為兩路，一為基準光路，另一為測量光路。外界溫度（或壓力、振動等）引起光纖長度的變化和相位的光相位變化，從而產生不同數量的干涉條紋，對它的模向移動進行計數，就可測量溫度或壓力等。這種感測器的優點是有極高的靈敏度，主要用於光纖陀螺、光纖水聽器、動態壓力和應變測量、機械振動測量等方面。圖5為光纖陀螺儀的基本光學系統圖。BS1、BS2是兩個半透鏡，鐳射透過BS1在BS2被分為兩路,各自通過聚光鏡分別沿著單模光導纖維環向左右兩個方向進行。當兩路光重新抵達BS2之後，便被匯入同軸光路並在F1上產生干涉,然後求出環面在慣性空間的轉速。兩路光在BS1也被匯入同軸光路，在F2產生的干涉也被用於計算轉速。光纖陀螺無可動部件，能精確測量該系統相對於慣性空間的旋轉速度，是一種高效能的慣性導航陀螺儀。