FBG光纖傳感器的原理

將光纖用作傳感器來測定各種物理量(例如應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等)的光纖傳感器。該光纖傳感器基于使光從作為傳感器的光纖的第1端部入射并接受從光纖的第2端部射出的透過光(或者散射光)、或者從第1端部射出的反射光(或者散射光)而得到的受光結(jié)果，來測定上述的各種物理量。作為這樣的光纖傳感器的代表性的例子，可舉出FBG型的光纖傳感器、散射光型的光纖傳感器等。

在FBG型的光纖傳感器中，在光纖的芯形成有FBG(Fiber Bragg Grating：光纖布拉格光柵)。FBG型的光纖傳感器在利用FBG的反射特性根據(jù)周圍環(huán)境而發(fā)生變化這樣的特性來測定光纖的長度方向的各種物理量的分布的用途中使用。此外，F(xiàn)BG型的光纖傳感器例如通過OFDR(Optical Frequency Domain Reflectometry：光頻率區(qū)域反射測定法)使用。在散射光型的光纖傳感器中，將未形成有FBG等通常的光纖用作傳感器。散射光型的光纖傳感器在利用光纖內(nèi)產(chǎn)生的散射光(例如，瑞利散射光)根據(jù)周圍環(huán)境發(fā)生變化這樣的特性，測定光纖的長度方向上的各種物理量的分布的用途中使用。

如果使光射入光纖中，則因布里淵散射這樣的現(xiàn)象而產(chǎn)生具有僅減少約11GHz的頻率的反射光，這被稱為布里淵偏移的偏移量與應(yīng)變和溫度成比例。作為利用該現(xiàn)象的分布型光纖傳感器提出了一種布里淵光相關(guān)域反射儀(BOCDR)，能夠在沿光纖的任意位置上測量應(yīng)變或溫度變化的大小。

光纖甲烷傳感器

甲烷在自然界的分布很廣，是天然氣、沼氣等的主要成分，俗稱瓦斯。但是甲烷達(dá)到一定濃度可以使人窒息 ,且屬于易燃易爆氣體，甲烷爆炸還極易引起煤塵爆炸。因此 ,為了預(yù)防事故的發(fā)生，最大限度地減少人員傷亡事故，必須在相關(guān)場所安置可以實(shí)時(shí)、快速檢測甲烷氣體濃度的設(shè)備。
在現(xiàn)有檢測甲烷氣體濃度的設(shè)備中，光纖甲烷傳感器因?yàn)楣饫w本身的一些性質(zhì)被廣泛使用。例如，光纖傳輸信息時(shí)能量損耗很小，便于遠(yuǎn)距離遙測氣體的濃度；而且光纖材料性能穩(wěn)定，信號不受電磁場干擾，因此在高溫、高壓、低溫、強(qiáng)腐蝕等惡劣環(huán)境下性能改變很小。

光纖甲烷傳感器的測試原理是：待測甲烷氣體與在光纖中傳輸?shù)墓鈺l(fā)生相互作用，隨著待測甲烷氣體的濃度或性質(zhì)發(fā)生變化，甲烷氣體與在光纖中傳輸?shù)墓庵g的相互作用也會發(fā)生改變，光纖甲烷傳感器通過測試這種變化，從而來獲得當(dāng)前時(shí)刻甲烷氣體的濃度或性質(zhì)的具體變化。