?松下光纖傳感器的測(cè)量原理基于光在光纖中傳播時(shí)與外界環(huán)境的相互作用，通過檢測(cè)光信號(hào)的參數(shù)變化（如強(qiáng)度、相位、波長、偏振態(tài)等）來反推被測(cè)物理量。其核心機(jī)制可分為功能型和非功能型兩類，具體原理如下：
一、功能型光纖傳感器（本征型）
光纖本身既是傳輸介質(zhì)，又是敏感元件，通過外界物理量直接改變光纖的物理特性（如折射率、幾何形狀），進(jìn)而調(diào)制光信號(hào)。
1. 強(qiáng)度調(diào)制型
原理：外界物理量（如壓力、位移）導(dǎo)致光纖彎曲或微彎，使部分光泄漏到包層中，引起傳輸光強(qiáng)衰減。
典型結(jié)構(gòu)：
微彎傳感器：光纖夾在兩塊帶有周期性齒的板之間，壓力使光纖彎曲，光強(qiáng)隨彎曲程度變化。
宏彎傳感器：光纖繞成環(huán)狀，外界壓力改變環(huán)的曲率半徑，導(dǎo)致光強(qiáng)損失。
應(yīng)用：壓力、位移、振動(dòng)測(cè)量。
2. 相位調(diào)制型
原理：外界物理量（如溫度、應(yīng)變）改變光纖的長度（L）或折射率（n），導(dǎo)致光程差（Δφ = (2π/λ)·Δ(nL)）變化，通過干涉技術(shù)檢測(cè)相位差。
典型結(jié)構(gòu)：
馬赫-曾德爾干涉儀（MZI）：兩束光分別通過參考臂和傳感臂，外界物理量改變傳感臂光程，兩束光干涉后光強(qiáng)變化反映被測(cè)量。
法布里-珀羅干涉儀（FPI）：利用光纖端面反射形成的腔長變化檢測(cè)壓力或溫度。
應(yīng)用：高精度應(yīng)變、溫度測(cè)量（精度可達(dá)納米級(jí)）。
3. 波長調(diào)制型
原理：外界物理量改變光纖光柵的周期（Λ）或有效折射率（n_eff），導(dǎo)致反射或透射光譜中心波長偏移（Δλ = 2ΛΔn_eff + 2n_effΔΛ）。
典型結(jié)構(gòu)：
光纖布拉格光柵（FBG）：周期性折射率調(diào)制結(jié)構(gòu)，波長偏移與應(yīng)變、溫度呈線性關(guān)系。
長周期光纖光柵（LPG）：周期較長，對(duì)包層模敏感，適用于濃度、折射率測(cè)量。
應(yīng)用：溫度、應(yīng)變、壓力、折射率測(cè)量（抗干擾能力強(qiáng)，適合復(fù)用傳感）。
4. 偏振調(diào)制型
原理：外界物理量（如應(yīng)力、磁場(chǎng)）引起光纖雙折射或偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)，通過檢測(cè)偏振光狀態(tài)變化（如斯托克斯參數(shù)）反推被測(cè)量。
典型結(jié)構(gòu)：
保偏光纖傳感器：利用高雙折射光纖，外界應(yīng)力改變雙折射軸方向，導(dǎo)致輸出偏振態(tài)變化。
磁光光纖傳感器：磁場(chǎng)引起法拉第旋轉(zhuǎn)，偏振面旋轉(zhuǎn)角度與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比。
應(yīng)用：電流、磁場(chǎng)、應(yīng)力測(cè)量。
二、非功能型光纖傳感器（傳光型）
光纖僅作為光傳輸介質(zhì)，敏感元件獨(dú)立于光纖（如膜片、反射鏡），通過外界物理量改變敏感元件狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)制光信號(hào)。
1. 反射式強(qiáng)度調(diào)制
原理：外界物理量（如液位、位移）改變反射鏡位置，導(dǎo)致反射光強(qiáng)變化。
典型結(jié)構(gòu)：
液位傳感器：光纖末端連接反射膜片，液位變化改變膜片位置，反射光強(qiáng)隨之變化。
位移傳感器：反射鏡與被測(cè)物體連接，位移通過反射光強(qiáng)檢測(cè)。
應(yīng)用：液位、位移、壓力測(cè)量。
2. 透射式強(qiáng)度調(diào)制
原理：外界物理量（如濃度、氣體）改變敏感材料透光率，導(dǎo)致透射光強(qiáng)變化。
典型結(jié)構(gòu)：
氣體傳感器：光纖末端涂覆熒光材料，氣體濃度改變熒光強(qiáng)度或壽命。
濃度傳感器：敏感膜片對(duì)特定物質(zhì)吸收光，透射光強(qiáng)與濃度相關(guān)。
應(yīng)用：氣體檢測(cè)、化學(xué)濃度測(cè)量。
三、分布式光纖傳感器
基于光散射效應(yīng)（瑞利、拉曼、布里淵散射），通過光時(shí)域反射技術(shù)（OTDR）實(shí)現(xiàn)長距離連續(xù)監(jiān)測(cè)。
1. 瑞利散射
原理：光纖不均勻性引起散射，散射光強(qiáng)與位置相關(guān)，用于定位故障點(diǎn)。
應(yīng)用：光纖鏈路故障檢測(cè)。
2. 拉曼散射
原理：溫度變化引起斯托克斯光和反斯托克斯光強(qiáng)度比變化，用于分布式溫度測(cè)量。
應(yīng)用：電纜溫度監(jiān)測(cè)、火災(zāi)報(bào)警。
3. 布里淵散射
原理：應(yīng)變和溫度變化引起布里淵頻移（Δν_B ≈ C_ν·Δε + C_T·ΔT），通過頻移檢測(cè)分布應(yīng)變和溫度。
應(yīng)用：橋梁、大壩結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)。