?松下光纖傳感器的測量原理基于光在光纖中傳播時與外界環(huán)境的相互作用，通過檢測光信號的參數(shù)變化（如強度、相位、波長、偏振態(tài)等）來反推被測物理量。其核心機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），進而調(diào)制光信號。
1. 強度調(diào)制型
原理：外界物理量（如壓力、位移）導致光纖彎曲或微彎，使部分光泄漏到包層中，引起傳輸光強衰減。
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，導致光強損失。
應用：壓力、位移、振動測量。
2. 相位調(diào)制型
原理：外界物理量（如溫度、應變）改變光纖的長度（L）或折射率（n），導致光程差（Δφ = (2π/λ)·Δ(nL)）變化，通過干涉技術檢測相位差。
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，兩束光干涉后光強變化反映被測量。
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壓力或溫度。
應用：高精度應變、溫度測量（精度可達納米級）。
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)，波長偏移與應變、溫度呈線性關系。
長周期光纖光柵（LPG）：周期較長，對包層模敏感，適用于濃度、折射率測量。
應用：溫度、應變、壓力、折射率測量（抗干擾能力強，適合復用傳感）。
4. 偏振調(diào)制型
原理：外界物理量（如應力、磁場）引起光纖雙折射或偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)，通過檢測偏振光狀態(tài)變化（如斯托克斯參數(shù)）反推被測量。
典型結(jié)構(gòu)：
保偏光纖傳感器：利用高雙折射光纖，外界應力改變雙折射軸方向，導致輸出偏振態(tài)變化。
磁光光纖傳感器：磁場引起法拉第旋轉(zhuǎn)，偏振面旋轉(zhuǎn)角度與磁場強度成正比。
應用：電流、磁場、應力測量。
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)，進而調(diào)制光信號。
1. 反射式強度調(diào)制
原理：外界物理量（如液位、位移）改變反射鏡位置，導致反射光強變化。
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，反射光強隨之變化。
位移傳感器：反射鏡與被測物體連接，位移通過反射光強檢測。
應用：液位、位移、壓力測量。
2. 透射式強度調(diào)制
原理：外界物理量（如濃度、氣體）改變敏感材料透光率，導致透射光強變化。
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度或壽命。
濃度傳感器：敏感膜片對特定物質(zhì)吸收光，透射光強與濃度相關。
應用：氣體檢測、化學濃度測量。
三、分布式光纖傳感器
基于光散射效應（瑞利、拉曼、布里淵散射），通過光時域反射技術（OTDR）實現(xiàn)長距離連續(xù)監(jiān)測。
1. 瑞利散射
原理：光纖不均勻性引起散射，散射光強與位置相關，用于定位故障點。
應用：光纖鏈路故障檢測。
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度比變化，用于分布式溫度測量。
應用：電纜溫度監(jiān)測、火災報警。
3. 布里淵散射
原理：應變和溫度變化引起布里淵頻移（Δν_B ≈ C_ν·Δε + C_T·ΔT），通過頻移檢測分布應變和溫度。
應用：橋梁、大壩結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測。