光纖傳感器測量物理參數

光纖傳感為電路和電子電路無法工作的地方提供了測量解決方案。光纖傳感器的工作完全基于光子，也就是通常所說的光。從物理學的角度看，光子沒有質量，光子不干涉電子，光子只在特定條件下干涉其他光子。因此，即使在高電磁場、高磁場、高輻射場和極端溫度的環(huán)境中，光子的行為也是可以預測和控制的。

隨著光纖的出現(xiàn)，科學界已經學會在很小的一片玻璃中以最小的損耗或干擾引導光進行長距離的傳輸。如果沒有光纖，我們所知道的互聯(lián)網就不會存在。令人難以置信的大量信息通過光纖網絡在全世界傳播。

很明顯，光子可以只用光來感知物理量。許多來自通信行業(yè)的光纖創(chuàng)新可以直接應用于光纖傳感。一些最早的光纖傳感器是在20世紀70年代被描述和演示的光纖旋轉傳感器(陀螺儀)。光纖陀螺是一種成熟的產品，具有極高的精度和可靠性，主要用于高端導航系統(tǒng)以及地球物理鉆井設備制導系統(tǒng)。基于光學干擾的光纖聲學傳感器非常敏感，它們可以捕捉到壓力波的微小變化，并探測來自令人難以置信的距離的聲音——復雜的聲納應用是它們的主要應用。溫度、應變、位置、速度、角度、振動和聲音傳感器都已實現(xiàn)并投入商業(yè)使用。當然，大多數其他物理量都可以用光來感知和測量。然而，并不是所有的可能性都被探索或開發(fā)了。

根據定義，光纖傳感器完全由光控制，不包括任何電子元件。通常，光纖傳感器是使用一定數量的光來“審問”的，并且傳感器會根據被測量的物理量來改變審問光信號的特性。詢問器將接收到的光學信號轉換成模擬或數字形式的電子量，并作為附加控制設備的接口。

雖然光纖通信廣泛應用于工業(yè)網絡，但與這些網絡相連的傳感器通常是測量溫度、壓力、流量、位置、速度等的傳統(tǒng)電子傳感器。盡管今天的電子產品功能強大、功能多樣、錯綜復雜，但還是有局限的。溫度范圍被限制在大約-65°C到+125°C之間，電子傳感器在高電磁、磁場或輻射(x射線)下無法可靠工作。電子傳感器易受雷擊或高壓輸電線路等高壓場的影響。長電鏈易受干擾和接地回路的影響，從而影響敏感的傳感器信號。光纖線路不存在上述問題。

光纖傳感器不僅比電子傳感器更有優(yōu)勢，而且使新技術得以出現(xiàn)。傳感器可以和病人一起部署在MRI鉆孔內。該傳感器不僅不受極端磁場的影響，而且在成像過程中是透明的，不可見的。這導致了新的發(fā)展，機器人集成在核磁共振孔。其他實現(xiàn)包括用于MRI軟件算法開發(fā)的幻像器官。例如，一個人造心臟使用氣動動力來移動心臟肌肉，而光纖傳感器監(jiān)控人造肌肉的正確運動。

顯然，光纖傳感器并不意味著要取代電子傳感器。相反，它們增強了自動化和測量系統(tǒng)，允許解決方案，如果沒有光纖能力，就不可能實現(xiàn)，或者實現(xiàn)起來很麻煩，光纖傳感器是新技術的推動者。