干涉型光纖感測器

光纖感測器分為傳光型（非功能型）和感測型（功能型）兩類，而干涉型光纖感測器就屬於感測型的光纖感測器，它同時具有光纖感測器和干涉測量的優點。

外部信號作用到干涉型光纖感測器的感測探測部位（通常是單模光纖）會引起干涉信號的相位變化，通過檢測光信號相位變化引起的輸出效果（例如：光強度）變化，就能夠獲得被探測對象的相關信息。

基本介紹

• 中文名：干涉型光纖感測器

特性

光纖感測器在建築、醫療和石油勘探等領域都發揮著舉足輕重的作用。與傳統感測器相比，光纖感測器具有傳輸數據量大、抗干擾能力強、靈敏度高、耐腐蝕，以及可構建感測網路等優點，並且可以在低溫區、高溫區和核輻射區等人無法達到或對人體有害的地方工作。

種類

目前常見的干涉型光纖感測器有如下四種：

• Michelson干涉型光纖感測器
  
• Mach-Zehnder干涉型光纖感測器
  
• Sagnac干涉型光纖感測器
  
• Fabry-Perot干涉型光纖感測器
  

工作原理

Michelson干涉型光纖感測器

它是由雷射器、耦合器、2根單模光纖（一根作為參考臂，另一根作為測量臂）、2個反射鏡（一個與參考臂相連，另一個與測量臂相連）、光電探測器和信號處理系統組成。

1. 雷射器發出的雷射經耦合器被分為強度相同的兩束後，分別進入參考臂和測量臂。
   
2. 2根單模光纖中的光束經反射鏡反射後，重新回到光纖中。當參考臂和測量臂之間的光程差是光源半波長的整數倍時，產生相位增或相位減的干涉條紋。
   
3. 測量臂在被測對象的信號（例如“溫度”）的作用下，其傳輸的光波相位會發生變化，導致參考臂和測量臂所形成的干涉條紋發生光強變化。
   
4. 通過檢測光強的強弱變化，獲得被測對象的信號量信息。
   

Mach-Zehnder干涉型光纖感測器

它由雷射器、擴束器、2個顯微物鏡、2根單模光纖（一根作為參考臂，另一根作為測量臂）、光電探測器和信號處理系統組成。

1. 雷射器發出的雷射經過擴束器擴束後，再經分束器分別送入兩根長度相同的單模光纖。
   
2. 將兩根光纖的輸出端合在一起，兩束雷射將產生干涉，形成明暗相間的一組條紋後，由光電探測器接收。
   
3. 在測量過程中將參考臂置於恆溫器中，參考臂的光程會保持不變，而測量臂在被測對象的信號（例如“溫度”）的作用下，其傳輸的光波相位發生變化，使兩條光纖中傳輸光的相位差發生變化，導致干涉條紋發生移動。
   
4. 通過對干涉條紋的判向和計數，獲得被測對象的信號量信息。
   

Sagnac干涉型光纖感測器

它由雷射器、分束器、多個反射鏡、多根單模光纖、光電探測器和信號處理系統組成。根據探測部分形狀，反射鏡和單模光纖的數量有所不同。例如：探測部分的形狀為矩形時，由3個反射鏡和4根單模光纖，與分束器一起組成矩形。

1. 雷射器發出的雷射經過分束器分為反射和透射兩部分，兩束雷射由反射鏡的反射形成傳播方向相反的閉合迴路。
   
2. 兩束雷射經各反射鏡反射後，在分束器上會合產生干涉，並送入光電探測器。
   
3. 在被測對象的信號（例如“溫度”）的作用下，光波相位會發生變化，導致反射光束和透射光束所形成的干涉條紋光強變化。
   
4. 通過檢測光強的強弱變化，獲得被測對象的信號量信息。
   

Fabry-Perot干涉型光纖感測器

它是由雷射器、起偏器、顯微物鏡、壓電變換器、1根單模光纖、光電探測器和信號處理系統組成。

1. 雷射器發出的雷射經顯微物鏡進入單模光纖，光纖兩端構成多光束干涉腔。
   
2. 將單模光纖的一部分繞在加有50 Hz正弦電壓的壓電變換器上，使雷射受到調製。
   
3. 在被測對象的信號（例如“溫度”）的作用下，光波相位會發生變化。
   
4. 通過檢測雷射的相位變化，獲得被測對象的信號量信息。