光纤传感器(FOS Fiber Optical Sensor)是20世纪70年代中期发展起来的一种基于光导纤维的新型传感器。它是光纤和光通信技术迅速发展的产物，它与以电为基础的传感器有本质区别。光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。因此，它同时具有光纤及光学测量的特点。

     ①电绝缘性能好。     ②抗电磁干扰能力强。

     ③非侵入性。         ④高灵敏度。

     ⑤容易实现对被测信号的远距离监控。

光纤传感器可测量位移、速度、加速度、液位、应变、压力、流量、振动、温度、电流、电压、磁场等物理量

1、光纤结构、类型（结合图片动画讲解）

光纤呈圆柱形，它由玻璃纤维芯(纤芯)和玻璃包皮(包层)两个同心圆柱的双层结构组成。

光纤的类型

阶跃型：光纤纤芯的折射率分布各点均匀一致，称为多模光纤。 

梯度型：梯度型光纤的的折射率呈聚焦型，即在轴线上折射率{zd0}，离开轴线则逐步降低，至纤芯区的边沿时，降低到与包层区一样。

单孔型：单孔型光纤的纤芯直径较小（数微米）接近于被传输光波的波长，光以电磁场“模”的原理在纤芯中传导，能量损失很小，适宜于远距离传输。

2、光纤传感器工作原理（结合图片动画讲解）

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入调制器，使持测参数与进入调制区的光相互作用后，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，再经过光纤送入光探测器，罕解调器解调后，获得被测参数。

3、光纤传感器的分类

根据光纤在传感器中的作用：分为功能型、非功能型和拾光型三大类。

根据光受被测对象的调制形式：分为:强度调制型、偏振调制、频率调制、相位调制。

3.1、功能型（全光纤型/传感型）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(或特殊光纤)作传感元件，将“传”和“感”合为一体的传感器。光纤不仅起传光作用，而且还利用光纤在外界因素(弯曲、相变)的作用下，其光学特性(光强、相位、偏振态等)的变化来实现“传”和“感”的功能。因此，传感器中光纤是连续的。由于光纤连续，增加其长度，可提高灵敏度。

3.2、非功能型（或称传光型）光纤传感器

光纤仅起导光作用，只“传”不“感”，对外界信息的“感觉”功能依靠其他物理性质的功能元件完成。光纤不连续。此类光纤传感器无需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，用于对灵敏度要求不太高的场合。

3.3、拾光型光纤传感器

用光纤作为探头，接收由被测对象辐射的光或被其反射、散射的光。其典型例子如光纤激光多普勒速度计、辐射式光纤温度传感器等。

3.4、强度调制型光纤传感器

是一种利用被测对象的变化引起敏感元件的折射率、吸收或反射等参数的变化，而导致光强度变化来实现敏感测量的传感器。有利用光纤的微弯损耗；各物质的吸收特性；振动膜或液晶的反射光强度的变化；物质因各种粒子射线或化学、机械的激励而发光的现象；以及物质的荧光辐射或光路的遮断等来构成压力、振动、温度、位移、气体等各种强度调制型光纤传感器。

优点：结构简单、容易实现，成本低。

缺点：受光源强度波动和连接器损耗变化等影响较大。

3.5、偏振调制光纤传感器

是一种利用光偏振态变化来传递被测对象信息的传感器。有利用光在磁场中媒质内传播的法拉第效应做成的电流、磁场传感器；利用光在电场中的压电晶体内传播的泡尔效应做成的电场、电压传感器；利用物质的光弹效应构成的压力、振动或声传感器；以及利用光纤的双折射性构成温度、压力、振动等传感器。这类传感器可以避免光源强度变化的影啊，因此灵敏度高。

3.6、频率调制光纤传感器

是一种利用单色光射到被测物体上反射回来的光的频率发生变化来进行监测的传感器。有利用运动物体反射光和散射光的多普勒效应的光纤速度、流速、振动、压力、加速度传感器；利用物质受强光照射时的喇曼散射构成的测量气体浓度或监测大气污染的气体传感器；以及利用光致发光的温度传感器等。

3.7、相位调制传感器

其基本原理是利用被测对象对敏感元件的作用，使敏感元件的折射率或传播常数发生变化，而导致光的相位变化，使两束单色光所产生的干涉条纹发生变化，通过检测干涉条纹的变化量来确定光的相位变化量，从而得到被测对象的信息。

通常有利用光弹效应的声、压力或振动传感器；利用磁致伸缩效应的电流、磁场传感器；利用电致伸缩的电场、电压传感器以及利用光纤赛格纳克（Sagnac）效应的旋转角速度传感器（光纤陀螺）等。这类传感器的灵敏度很高。但由于须用特殊光纤及高精度检测系统，因此成本高。

4、光纤传感器的特点

与传统的传感器相比，光纤传感器具有以下独特的优点

?抗电磁干扰，电绝缘，耐腐蚀

?灵敏度高

?重量轻，体积小，可弯曲

?测量对象广泛

?对被测介质影响小

?便于复用，便于成网

?成本低

5、光纤传感器的应用（结合图片动画讲解）

5.1、涡轮流量计

传统的涡轮流量计是通过内磁式传感器检测涡轮的转速实现流量的测量的。将反射型光纤传感器与传统向结合，也就得到了具有双光纤传感器的流量计。

5.2、光纤温度传感器

光纤用在温度测量中是近几年发展起来的新技术，按照其调制原理有相干型和非相干型两类。在相干型中有偏振干涉、分布式温度传感器等；在非相干型中，有辐射式温度计、半导体吸收式温度计和荧光温度计等。

5.3、光纤式光电开关

5.4、光纤多普勒流速计