光纤传感器的根本作业原理是将来自光源的光信号经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互效果后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等）发作改动，成为被调制的信号源，在经过光纤送入光探测器，经解调后，取得被测参数。
光纤传感器原理
（1）物性型光纤传感器原理，物性型光纤传感器是运用光纤对环境改动的活络性，将输入物理质变换为调制的光信号。其作业原理依据光纤的光调制效应，即光纤在外界环境要素，如温度、压力、电场、磁场等等改动时，其传光特性，如相位与光强，会发作改动的现象。
因而，假如能测出经过光纤的光相位、光强改动，就能够知道被测物理量的改动。这类传感器又被称为活络元件型或功能型光纤传感器。激光器的点光源光束分散为平行波，经分光器分为两路，一为基准光路，另一为丈量光路。外界参数（温度、压力、振荡等）引起光纤长度的改动和相位的光相位改动，然后发作不同数量的干与条纹，对它的模向移动进行计数，就可丈量温度或压等。
（2）结构型光纤传感器原理，结构型光纤传感器是由光检测元件（活络元件）与光纤传输回路及丈量电路所组成的丈量体系。其间光纤仅作为光的传达媒质，所以又称为传光型或非功能型光纤传感器。
光纤传感器的特色
1、活络度较高；
2、几许形状具有多方面的适应性，能够制成恣意形状的光纤传感器；
3、能够制作传感各种不同物理信息（声、磁、温度、旋转等）的器材；
4、能够用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境；
5、并且具有与光纤遥测技能的内涵相容性。
光纤传感器的长处是与传统的各类传感器比较，光纤传感器用光作为活络信息的载体，用光纤作为传递活络信息的媒质，具有光纤及光学丈量的特色，有一系列共同的长处。电绝缘功能好，抗电磁搅扰才能强，非侵入性，高活络度，简略完成对被测信号的远间隔监控，耐腐蚀，防爆，光路有可挠曲性，便于与计算机联接。
传感器朝着活络、精确、适应性强、细巧和智能化的方向展开，它能够在人达不到的当地（如高温区或许对人有害的区域，如核辐射区），起到人的耳目效果，并且还能逾越人的生理边界，接纳人的感官所感触不到的外界信息。
光纤传感器的运用实例
正是因为光纤传感器具有如此之多的长处，使得其运用范畴十分广泛，触及石油化工、电力、医学、土木工程等许多范畴。
一、光纤传感器在石油化工体系的运用
在石油化工体系中，因为井下环境具有高温、高压、化学腐蚀以及电磁搅扰强等特色，使得惯例传感器难以在井下很好地发挥效果。可是光纤自身不带电，体小质轻，易曲折，抗电磁搅扰、抗辐射功能好。特别适合于易燃易爆、空间受严厉约束及强电磁搅扰等恶劣环境下运用，因而光纤传感器在油井参数丈量中发挥着不行代替的效果，它将成为可运用于油气勘探及石油测井等范畴的一项具有宽广市场远景的新技能。
1.1、光纤传感器在油气勘探中的运用
光纤传感器因为其抗高温才能、多通络、散布式的感应才能，以及只需求较小的空间即可满意其运用条件的特色，使得在勘探钻井方面特别共同的优势。
运用光纤传感器能够制成井下分光计，散布式温度传感器及光纤压力传感器等适用于这种特别作业要求的产品。
（1）井下分光计
流体剖析仪如图1所示，可用于了解初期开发进程中的原油组成成分。它由两个传感器组成：一个是吸收光谱分光纤，另一个是荧光和气体探测器。井下流体经过地层探针被引进出油管，光学传感器用于剖析出油管内的流体。流体剖析分光计则供给了原位井下流体剖析，并对地层流体的评价加以改进。
（2）散布式温度传感器
光纤散布式温度传感器是井下运用最为盛行的光纤传感器。运用实例是监测灌水蒸气重油挖掘体系。蒸汽被注入重油层用以下降油的黏度，使稠油能够挖掘出来。井下蒸汽温度可高达250℃以上。
流体剖析仪结构
图1流体剖析仪结构
（3）压力传感器
侧孔光纤式压力传感器现在正在研制中，其首要致力于超高温文井下压力监测使命。
现在依据光纤传感器现已呈现其他商业产品，例如，用于多相流丈量和散布式动态应变丈量的光纤探针。其高可靠性和高效低耗的技能优势是光纤产品在油田运用上取得成功的要害要素。
1.2、光纤传感器在石油测井中的运用
石油测井是石油工业最根本和最要害的环节之一，压力、温度、流量等参量是油气井下的重要物理量，经过先进的技能手段对这些量进行长时刻的实时监测，及时获取油气井下信息，对石油工业具有极为重要的含义。
光纤传感器对电磁搅扰不活络并且能接受极点条件，包括高温、高压以及激烈的冲击与振荡，能够高精度地丈量井筒和井场环境参数，一起，光纤传感器具有散布式丈量才能。能够丈量被丈量的空间散布，给出剖面信息。并且，光纤传感器横截面积小，外形短，在井筒中占有空间极小。而这些特性都是传统的电子传感器在井下的恶劣环境下所不具备的。
运用光纤传感器能够进行井下流量丈量、温度丈量、压力丈量、含水（气）丈量、密度丈量、声波丈量等。
（1）流量丈量
因为光的强度、相位、频率、波长等特性在光纤传输的进程中会遭到流量的调制，运用必定的光检测办法把调制量转化成电信号，就能够求出流体的流量，这便是光纤流量计的作业原理。
（2）温度及压力丈量
散布式光纤丈量体系（DTS）运用光纤后向拉曼散射的温度效应，能够对光纤地点的温度场进行实时监测，EFPI型（非本征型F-P干与）、FBG型光纤传感器为波长编码型传感器，具有活络度高、可一起丈量压力、温度、应力等多个参量的特色。
光纤热色温度传感器是由白光源、多模光纤组成的反射式温度传感器;光纤辐射式温度传感器运用黑体辐射能量，其非触摸，可测瞬问温度，呼应速度快，不需求热平衡时刻，可用于高温丈量;半导体吸收式光纤温度传感器运用其半导体资料的吸收边波长跟着温度的添加而向较长波长位移的特性，挑选恰当的半导体发光二极管，使其光谱规模正好落在吸收边的区域，这样透过半导体的光强就跟着温度的添加而削减。
（3）含水（气）率及密度丈量
U型光纤的传输功率随外界介质折射率改动而改动，光波作为信息载体，与混合流体电阻率、流型及水质无关，依据该原理的光纤持率/密度传感器从本质上处理了现有持率存在的高含水无分辨率和放射性物质的运用问题，关于多相流体油、水、气的折射率各不相同，因而混合流体的折射率会跟着油、水、气份额的改动而改动。因而这种折射率调制型光纤传感器不仅能测流体持率，可一起测流体密度，其精度较高。
（4）声波丈量
地震波在不同的介质中传达，接纳到的地震波波形就会不同，依据不同的地震波形状，可辨认地层堆积序列和堆积结构，为储层定位、判别窜槽、检测套管破损及开裂、射孔层位及确认流体流量等。VSP地震测井，便是把检波器放人井中，经过地上击发的地震波或运用井中流体活动等发作的微轰动，由井中的检波器接纳地震信号。永久井下光纤三重量地震丈量具有高的活络度和方向性，能发作高精度的空间图画，不仅能供给近井眼图画，并且能供给井眼周围地层图画，丈量规模能达数千公里。它能饱尝恶劣环境条件，且没有可移动部件和井下电子器材，能饱尝强的冲击和轰动，可设备在杂乱的完井管柱极小的空间
二、光纤传感器在电力体系的运用
电力体系网络结构杂乱、散布面广，在高压电力线和电力通信网络上存在着各式各样的危险，因而，对体系内各种线路、网络进行散布式监测显得尤为重要。
1、在高压电缆温度和应变丈量中的运用
现在，国外（首要是英国、 日本 等）已运用激光喇曼光谱效应研制出散布式光纤温度传感器产品。而国内也在积极地展开这方面的研讨作业。国内把散布式光纤温度传感技能引进电力体系电缆测温的研讨作业仅仅刚刚开始。
联系到我国南边区域去年所遭遭到的雪灾来考虑，假如能在高压电缆上并行地铺设传感光缆，对电力体系电缆、铁塔等设备的温度、压力等参量进行实时丈量，就能够做到及时排险，然后尽可能削减经济损失。可见，光纤传感器在电力体系将具有广泛的运用远景。
在抱负状况下，光纤应被置于尽可能接近电缆缆芯的方位，以更精确地丈量电缆的实践温度。关于直埋动力电缆来说，表贴式光纤尽管不能精确地反映电缆负载的改动，可是对电缆埋设处土壤热阻率的改动比较活络，并且能够削减光纤的设备本钱。
2、在电功率传感器中的运用
电功率是反映电力体系中能量转化与传输的根本电量，电功率丈量是电力计量的一项重要内容。跟着电力工业的迅速展开，传统的电磁丈量办法日益显露出其固有的局限性，如电绝缘、电磁搅扰、磁饱满等问题，因而人们一直在致力于寻觅丈量电功率的新办法。能够说光纤传感器的呈现给人们处理这一问题带来了福音。
光纤电功率传感器的首要特色是：因为电功率传感一起触及电压、电流2个电量，因而一般需求一起考虑电光、磁光效应，一起运用2种传感介质或1种多功能介质作为活络元件，这使得光纤电功率传感头的结构相对杂乱;光纤电功率传感器的光传感信号中有时一起包括电压、电流信号，因而其信号检测与处理办法也将比较杂乱。
3、在电力体系光缆监测中的运用
电力体系光缆品种繁复，加之我国地域宽广，各地环境差异很大，所以光缆的环境也很杂乱，其间温度和应力是影响光缆功能的首要环境要素。因而，在监测光纤断点的一起也对光缆所在温度和应力状况进行监测，可见对光缆的毛病预警及保护含义深远。
经过丈量沿光纤长度方向的布里渊散射光的频移和强度，可得到光纤的温度和应变信息，且传感间隔较远，所以有深远的工程研讨价值。
依据布里渊光时域反射（BOTDR）的散布式光纤传感体系，选用相干检测技能，体系原理如图1所示。
依据BOTDR传感体系原理
图1依据BOTDR传感体系原理
BOTDR光纤传感体系丈量的是光纤的自发布里渊散射信号，其信号强度十分弱小，但能够选用相干检测技能进步体系信噪比。这种计划可单光源、单端作业，体系简略，完成便利，并且可一起监测光纤断点、损耗、温度和应变。
三、传光光纤传感器在医学方面的运用
在医学中的运用医用光纤传感器现在首要是传光型的。以其细巧、绝缘、不受射频和微波搅扰、丈量精度高及与生物体亲合性好等长处备受注重。本文将首要介绍传光光纤在压力丈量、血流速度丈量、pH值丈量三个方面的运用。此外，它还能够运用于丈量温度和医用图画传输上面。
1、压力丈量
现在临床上运用的压力传感器首要用来丈量血管内的血压、颅内压、心内压、膀胱和尿道压力等。用来丈量血压的压力传感器暗示见图1。其间对压力活络的部分是在探针导管结尾侧壁上的一块防水薄膜，一面带有悬臂的微型反射镜与薄膜相连，反射镜对面是一束光纤，用来传递入射光到反射镜，一起也将反射光传送出来。当薄膜上有压力效果时。薄膜发作形变且能带动悬臂使反射镜视点发作改动，从光纤传来的光束照射到反光镜上，再反射到光纤的端点。因为反射光的方向随反射镜视点的改动而改动，因而光纤接纳到的反射光的强度也随之改动。这一改动经过光纤传到另一端的光电探测器变成电信号，这样经过电压的改动便可知探针处的压力巨细。
图1光纤体压计探针
2、血流速度丈量
多普勒型光纤速度传感器丈量皮下安排血流速度的暗示见图2此设备运用了光纤的端面反射现象，丈量体系结构简略。
光纤体压计探针
图2光纤体压计探针
发光频率为f的激光经透镜，光纤被送到表皮安排。关于不动的安排，例如血管壁，所反射的光不发作频移;而关于皮层毛细血管里流速为的红细胞，反射光要发作频移，其频率改动为△f;发作频移的反射光强度与红细胞的浓度成份额，频率的改动值可与红细胞的运动速度成正比。发射光经光纤搜集后，先在光检测器上进行混频，然后进人信号处理仪，然后得到红细胞的运动速度和浓度。
3、pH值丈量
用来测定活体安排和血液值pH光纤光谱传感器暗示图，如图3所示。其作业原理是运用发射光、透射光的强度随波长的散布光谱来进行丈量。这种传感器将两根光纤刺进可透过离子的纤维素膜盒中。膜盒内装有试剂，当把针头刺进安排或血管后，体液进入试剂，导致试剂吸收某种波长的光。用光谱剖析仪测出此种改动，即可求得血液或安排的pH值。
测定pH值的光纤光谱仪
图3测定pH值的光纤光谱仪
