FBG光纖傳感器的原理

將光纖用作傳感器來(lái)測(cè)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(guò)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(lái)測(cè)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?chē)h(huán)境而發(fā)生變化這樣的特性來(lái)測(cè)定光纖的長(zhǎng)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(guò)OFDR(Optical Frequency Domain Reflectometry：光頻率區(qū)域反射測(cè)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?chē)h(huán)境發(fā)生變化這樣的特性，測(cè)定光纖的長(zhǎng)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(chēng)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(cè)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(chēng)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(chǎng)所安置可以實(shí)時(shí)、快速檢測(cè)甲烷氣體濃度的設(shè)備。
在現(xiàn)有檢測(cè)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(cè)氣體的濃度；而且光纖材料性能穩(wěn)定，信號(hào)不受電磁場(chǎng)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(cè)試原理是：待測(cè)甲烷氣體與在光纖中傳輸?shù)墓鈺?huì)發(fā)生相互作用，隨著待測(cè)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(huì)發(fā)生改變，光纖甲烷傳感器通過(guò)測(cè)試這種變化，從而來(lái)獲得當(dāng)前時(shí)刻甲烷氣體的濃度或性質(zhì)的具體變化。