一文讲透光纤传感器优于其他传感器的八大原因

　　光通信是一门古老的技术。通常，手是光调制器，眼睛是光探测器，光在空气中传播。显然，这样的光通信有许多缺点，它不能适应现代电子学发展的要求。因此，1966年Kao和Hockham提出用低损耗光纤导光，从而解决了光在大气中传播的不稳定因素，使远距离导光成为可能。利用光纤研制光纤传感器始于1977年，该技术一问世即引起人们的极大兴趣，目前光纤传感器已经得到异常迅猛的发展。

　　光纤传感器发展十分迅速的主要原因，是它具有其他传感器不可媲美的许多优点。这些优点是：

　　①电绝缘。因为光纤本身是电介质，而且敏感元件也可用电介质材料制作，因此光纤传感器具有良好的电绝缘性，光纤表面能承受80kV/20cm电压。因此它特别适用于高压的供电系统以及大容量电机的测试。

　　②抗电磁干扰。这是光纤测量及光纤传感器极其独特的性能特征，因此光纤传感器特别适用于高压大电流、强磁场、噪声、强辐射等恶劣环境中，能解决许多传感器无法解决的问题。

　　③非侵入性。由于传感头可制作成电绝缘的，而且其体积可以做得很小（最小做到只稍大于光纤的芯径），因此，它不仅对电磁场是非侵入式的，而且对速度场也是非侵人式的，故对被测场不产生干扰。这对于弱电磁场及小管道内流速、流量等的监测特别具有实用价值。

　　④高灵敏度。高灵敏度是光学测量的优点之一。利用光作为信息载体的光纤传感器的灵敏度很高，它是某些精密测量与控制必不可少的工具。

　　⑤容易实现对被测信号的远距离监控。由于光纤的传输损耗很小（目前石英玻璃系光纤的最小光损耗可低达0.16dB/km），因此光纤传感器技术与遥测技术相结合，很容易实现对被测场的远距离监控。这对于工业生产过程的自动控制以及对核辐射、易燃、易爆气体和大气污染等进行监测尤为重要。

　　⑥几何形状有多方面的适应性，可构成任意形状的光纤传感器。

　　⑦传输频带宽。光纤的带宽距离乘积为30MHz?km?10GHz?km。

　　⑧光纤传感器无可动部分、无电源，是一个电气无源系统。

　　此外，光纤还有耐水性好、抗腐蚀性强、可高密度传输数据等优点。利用光纤能构成种类繁多的传感器，故有人称光纤传感器是万能传感器。它可测量许多物理量，应用范围遍布军事、民用、商业、医学、工业控制等各个领域，如下表所列。

　　表 用光纤测量的物理量

　　目前，已证明用光纤可构成检测加速度、速度、位移、角加速度、角速度、角位移、压力、弯曲、应变、转矩、温度、电压、电流、液面、流量、流速、浓度、PH值、磁、声、光、射线等多种物理量的传感器，这些传感器与以电为基础的传统传感器相比较，在测量原理上有本质的差别。传统传感器是以机-电测量为基础，而光纤传感器则以光学测量为基础。

       如下图所示，以电为基础的传统传感器是一种把被测量的状态转变为可测电信号的装置，是由电源、敏感元件、信号接收和处理系统，以及传输信息所用金属导线组成。光纤传感器则是一种把被测量的状态转变为可测光信号的装置。由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤的)、光接收器、信号处理系统，以及光纤构成。由光发送器发出的光经源光纤引导至敏感元件，在这里，光的某一性质受到被测量的调制。已调光经接收光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，最后经信号处理系统处理，得到我们所期待的被测量。

　　图 传统传感器与光纤传感器示意图