光纤传感器是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。根据光纤在传感器中的作用，光纤传感器主要分为功能型和传光型两大类。功能型光纤传感器利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤作传感元件，将“传”和“感”合为一体的传感器。此类光纤传感器无须特殊光纤及其他特殊技术，比较容易实现，成本低，但灵敏度也较低，被用于对灵敏度要求不太高的场合。图3-74光纤传感器类型......
2023-06-22
光纤传感器：传感型和混合型的工作场景示意
【摘要】：功能型传感器也称传感型光纤传感器。非功能型光纤传感器是利用其他敏感元件感受被测量的变化，光纤仅作为传输介质，传输来自远处或难以接近场所的光信号，所以也称为传光型传感器或混合型传感器。图3－31简单示意了光纤传感器的工作场景。图3－31光纤传感器工作场景示意简图流体分析仪如图3－32所示，可用于了解初期开发过程中的原油组成成分。
（1）光纤传感器概述
光纤传感器一般是由光源、接口、光导纤维、光调制机构、光电探测器和信号处理系统等部分组成。来自光源的光线，通过接口进入光纤，然后将检测的参数调制成幅度、相位、色彩或偏振信息，最后利用微处理器进行信息处理。光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和光探测器两个重要部件，如图3－30所示。
光纤传感器资源
图3－31 光纤传感器工作场景示意简图
流体分析仪如图3－32所示，可用于了解初期开发过程中的原油组成成分。它由两个传感器合成：一个是吸收光谱分光计；另一个是荧光和气体探测器。井下流体通过地层探针被引入出油管，光学传感器用于分析出油管内的流体。流体分析分光计则提供了原位井下流体分析，并对地层流体的评估加以改进。
图3－30 光纤传感器结构简图
（a）光纤传感器结构图
1—涂敷层；2—纤芯；3—包层
（b）光纤探头
1—信号处理系统；2—光电二极管；3—窗1；4—窗2；5—双色滤光器；6—探头；7—光纤；8—光源
光纤传感器与传统的传感器相比，具有灵敏度高，抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全、测量速度快、信息量大、适用于恶劣环境，质量轻、体积小、可绕曲、测量对象广泛、复用性好、成本低等特点。
光纤传感器一般分为两大类：一类是传光型，也称非功能型光纤传感器；另一类是传感型，或称为功能型光纤传感器。前者多数使用多模光纤，以传输更多的光量；而后者是利用被测对象调制或改变光纤的特性，所以只能用单模光纤。
功能型传感器利用光纤本身具有的某种敏感功能。光纤一方面起传输光的作用，另一方面作为敏感元件，被测物理量的变化将影响光纤的传输特性，从而将被测物理量的变化转变为调制的光信号。功能型传感器也称传感型光纤传感器。
非功能型光纤传感器是利用其他敏感元件感受被测量的变化，光纤仅作为传输介质，传输来自远处或难以接近场所的光信号，所以也称为传光型传感器或混合型传感器。
漫反射型光电开关集光发射器和光接收器于一体。当被测物体经过该光电开关时，发射器发出的光线经被测物体表面反射由接收器接收，于是产生开关信号。
图3－31简单示意了光纤传感器的工作场景。
（2）光纤传感器的应用
1）光纤传感器在油气勘探中的应用
光纤传感器由于其抗高温能力，多通络、分布式的感应能力，以及只需要较小的空间即可满足其使用条件的特点，使其在勘探钻井方面有其独特的优势，如井下分光计、分布式温度传感器及光纤压力传感器等。
图3－31 光纤传感器工作场景示意简图
流体分析仪如图3－32所示，可用于了解初期开发过程中的原油组成成分。它由两个传感器合成：一个是吸收光谱分光计；另一个是荧光和气体探测器。井下流体通过地层探针被引入出油管，光学传感器用于分析出油管内的流体。流体分析分光计则提供了原位井下流体分析，并对地层流体的评估加以改进。
图3－32 流体分析仪
2）电路板标志检测
如图3－33所示，当光纤发出的光穿过标志孔时，若无反射，说明电路板方向放置正确。
3）转速传感器
如图3－34所示，齿盘每转过一个齿，光电断续器就输出一个脉冲。通过脉冲频率的测量或脉冲计数，即可获得齿盘转速和角位移。
图3－32 流体分析仪
2）电路板标志检测
如图3－33所示，当光纤发出的光穿过标志孔时，若无反射，说明电路板方向放置正确。
3）转速传感器
如图3－34所示，齿盘每转过一个齿，光电断续器就输出一个脉冲。通过脉冲频率的测量或脉冲计数，即可获得齿盘转速和角位移。
图3－33 光纤传感器检测电路板标志孔示意
1—标志孔；2—光纤耦合器；3—传输光纤；4—出射光纤
图3－33 光纤传感器检测电路板标志孔示意
1—标志孔；2—光纤耦合器；3—传输光纤；4—出射光纤
图3－34 光纤传感器测转速示意简图
（a）光电式传感器；（b）透光式光电式数字转速表；（c）反光式光电式数字转速表
图3－34 光纤传感器测转速示意简图
（a）光电式传感器；（b）透光式光电式数字转速表；（c）反光式光电式数字转速表
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2023-06-25
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