光纤传感器在测量技术中的应用

　　1 引言-光纤传感器与测量技术是仪器仪表领域新的发展方向

　　由于光纤传感器及技术具有较其它传感器无法比拟的特点，所以近几年来，光纤传感器与测量技术发展成为仪器仪表领域新的发展方向，而新型光纤传感器不外乎有以下特点：

　　a 光纤传感器具有优良的传光性能，传光损耗很小，目前损耗能达到≤0.2 dB/km的水平。

　　b 光纤传感器频带宽，可进行超高速测量，灵敏度和线性度好。

　　c 光纤传感器体积很小，重量轻，能在恶劣环境下进行非接触式、非破坏性以及远距离测量。

　　还具有灵敏度高、可靠性好、原材料硅资源韦富、抗电磁干扰，抗腐蚀、耐高压、电绝缘性能好、可绕曲、防爆、频带宽、损耗低等特点。同时，它还便于与计算机相连，实现智能化和远距离监控。对传统的传感器起到扩展提高的作用，不少情况下能够完成前者很难完成甚至不能完成的仟务。

　　正是由于光纤传感器具有许多独特优势，可以解决许多传统传感器无法解决的问题，故自从它问世以来，就被广泛应用于医疗、交通、电力、机械、石油化工、民用建筑以及航空航天等各个领域。值此，将讨论光纤传感器在石油化工领域应用，即油库油罐液位、温度信号实时监测系统中的设计方案（如图1所示）。正因该监测系统应用了光纤液位传感器、光纤温度传感器及光纤液位报警器。为此先对此有关的光纤传感器技术作一介绍。

　　2 光纤传感器组成与类型

　　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。概括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，见图1所示。

　　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;而传感型光纤传感器，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。

　　3 测量用的光纤传感技术

　　3.1 光纤温度传感器-传光型光纤温度传感器

　　位图2(a)为半导体吸光型(传光型)光纤温度传感器示意图。将一根切断的光导纤维装在细钢管内，光纤两端面间夹有一块半导体感温薄片(如GaAs或InP)，这种半导体感温薄片透射光强随被测温度而变化。因此，当光纤一端输入一恒定光强的光时，由于半导体感温薄片透射能力随温度变化，光纤另一端接收元件所接受的光强也随被测温度而改变。于是通过测量光探测器输出的电量，便能遥测到感温探头2(b)处的温度。