
光纖傳感技術利用光信號的變化來檢測外界物理量的變化,具有抗電磁干擾、高靈敏度等特點。
通過檢測光纖受振動引起的形變或光信號變化,實現振動測量。
原理:利用邁克爾遜或馬赫-曾德爾干涉儀,動導致光纖長度或折射率變化,引起光程差,干涉條紋移動。通過解調相位變化可還原振動信號。
特點:高靈敏度,適合微小振動檢測(如橋梁健康監(jiān)測)。
原理:振動使FBG發(fā)生應變,導致布拉格波長偏移。通過監(jiān)測波長變化量推算振動幅度和頻率。
特點:抗干擾強,可多點復用(如機械設備振動監(jiān)測)。
原理:基于瑞利散射或相位敏感光時域反射(Φ-OTDR)。激光脈沖在光纖中傳播,振動引起局部散射光相位變化,通過時延定位振動位置。
特點:長距離、實時監(jiān)測(如輸油管道安全預警)。
將聲波引起的壓力或振動轉化為光信號變化,實現聲學傳感。
原理:聲波使光纖發(fā)生周期性形變,改變光相位。通過干涉儀檢測相位調制,解調出聲波信號。
應用:水下聲吶、地震波探測。
原理:聲壓作用于光纖或薄膜結構,引起光強或波長變化(如Fabry-Pérot腔)。常用于高精度聲學檢測。
原理:利用Φ-OTDR技術,聲波導致光纖局部瑞利散射光相位變化。通過高速采集系統(tǒng)解析聲波頻率和位置。
應用:油氣勘探、周界安防。
通過溫度對光信號特性的影響實現溫度測量。
原理:溫度變化引起FBG周期或折射率改變,導致布拉格波長偏移。通過解調波長實現測溫(需補償應變影響)。
應用:電力設備、火災報警。
原理:激光脈沖在光纖中產生拉曼散射(斯托克斯和反斯托克斯光)。反斯托克斯光強度與溫度相關,通過兩者比值計算溫度分布。
特點:長距離連續(xù)測溫(如電纜隧道監(jiān)測)。
原理:某些材料(如摻鉺光纖)受激后發(fā)射熒光,其壽命或強度隨溫度變化。通過檢測熒光特性實現點式測溫。
應用:醫(yī)療、高溫環(huán)境監(jiān)測。
共同點:利用光信號(相位、波長、強度)受外界物理量調制,通過解調技術還原被測參數。
優(yōu)勢:抗電磁干擾、耐腐蝕、適合復雜環(huán)境,支持分布式監(jiān)測。
應用場景:工業(yè)安全、能源設施、環(huán)境監(jiān)測及國防等領域。
通過不同調制機制,光纖傳感技術實現了對振動、聲音和溫度的高精度、實時監(jiān)測。