光纖具有很多優異的性能
，例如：抗電磁幹擾和原子輻射的性能，徑細
、質軟
、重量輕的機械性能；絕緣
、無感應的電氣性能；耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學性能等，它能夠在人達不到的地方(如高溫區)
，或者對人有害的地區(如核輻射區)
，起到人的耳目的作用，而且還能超越人的生理界限
，接收人的感官所感受不到的外界信息。

　　

　　

光纖傳感器由光源、入射光纖、出射光纖、光調製器
、光(guang)探(tan)測(ce)器(qi)以(yi)及(ji)解(jie)調(tiao)製(zhi)器(qi)組(zu)成(cheng)。其(qi)基(ji)本(ben)原(yuan)理(li)是(shi)將(jiang)光(guang)源(yuan)的(de)光(guang)經(jing)入(ru)射(she)光(guang)纖(xian)送(song)人(ren)調(tiao)製(zhi)區(qu)
，光(guang)在(zai)調(tiao)製(zhi)區(qu)內(nei)與(yu)外(wai)界(jie)被(bei)測(ce)參(can)數(shu)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)
，使(shi)光(guang)的(de)光(guang)學(xue)性(xing)質(zhi)(如強度、波長
、頻率、相位、偏正態等)發生變化而成為被調製的信號光，再經出射光纖送入光探測器、解調器而獲得被測參數。

　　

光纖傳感器按傳感原理可分為兩類：一類是傳光型(非功能型)傳感器，另一類是傳感型(功能型)chuanganqi。zaichuanguangxingguangxianchuanganqizhong，guangxianjinzuoweiguangdechuanshumeizhi
，duibeicexinhaodeganjiaoshikaoqitaminganyuanjianlaiwanchengde，zhezhongchuanganqizhongchusheguangxianherusheguangxianshibulianxude
，liangzhezhijiandetiaozhiqishiguangpubianhuademinganyuanjianhuoqitaxingzhideminganyuanjian。zaichuanganxingguangxianchuanganqizhongguangxianjianyouduibeicexinhaodeminganjiguangxinhaodechuanshuzuoyong
，jiangxinhaode“感”和“傳” 合而為一，因此這類傳感器中光纖是連續的。

　　

youyuzheliangzhongchuanganqizhongguangxiansuoqidezuoyongbutong
，duiguangxiandeyaoqiuyebutong。zaichuanguangxingchuanganqizhongguangxianzhiqichuanguangdezuoyong
，caiyongtongxinguangxianshenzhiputongdeduomoguangxianjiunengmanzuyaoqiu，erminganyuanjiankeyihenlinghuodixuanyongyouzhidecailiaolaishixian，yincizheleichuanganqidelingmindukeyizuodehengao，danxuyaojiaoduodeguangouheqijian
，jiegoujiaofuza；傳感型光纖傳感器的結構相對來說比較簡單
，可少用一些耦合器件
，但對光纖的要求較高，往往需采用對被測信號敏感、chuanshutexingyouhaodeteshuguangxian。daomuqianweizhi
，shijizhongdaduoshucaiyongqianzhe，dansuizheguangxianzhizaogongyidegaijin
，chuanganxingguangxianchuanganqiyebijiangdedaoguangfandeyingyong。

　　

按光在光纖中被調製的原理不同，光纖傳感器可分為：強度調製型、相位調製型
、偏振態調製型、頻率調製型、bochangtiaozhixingdeng。qilingweizhi，guangxianchuanganqinenggoucedingdewuliliangyidaqishiduozhong。guangxianchuanganqitedianyuchuantongdechuanganqixiangbi，guangxianchuanganqijuyoudutedeyoudian。

光纖傳感器具有以下獨特的優點

　　

(1) 靈(ling)敏(min)度(du)高(gao)。由(you)於(yu)光(guang)是(shi)一(yi)種(zhong)波(bo)長(chang)極(ji)短(duan)的(de)電(dian)磁(ci)波(bo)，通(tong)過(guo)光(guang)的(de)相(xiang)位(wei)便(bian)得(de)到(dao)其(qi)光(guang)學(xue)長(chang)度(du)。以(yi)光(guang)纖(xian)幹(gan)涉(she)儀(yi)為(wei)例(li)，由(you)於(yu)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)光(guang)纖(xian)直(zhi)徑(jing)很(hen)小(xiao)，受(shou)到(dao)微(wei)小(xiao)的(de)機(ji)械(xie)外(wai)力(li)的(de)作(zuo)用(yong)或(huo)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)時(shi)其(qi)光(guang)學(xue)長(chang)度(du)要(yao)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)，從(cong)而(er)引(yin)起(qi)較(jiao)大(da)的(de)相(xiang)位(wei)變(bian)化(hua)。假(jia)設(she)用(yong)1 0米的光纖
，l℃的變化引起1000ard的相位變化
，若能夠檢測出的最小相位變化為0.01ard
，那麼所能測出的最小溫度變化為l 0℃
，可見其靈敏度之高。

　　

(2) 抗電磁幹擾、電絕緣、耐腐蝕、本質安全由於光纖傳感器是利用光波傳輸信息
，而光纖又是電絕緣、耐腐蝕的傳輸媒質

，並且安全可靠
，這使它可以方便有效地用於各種大型機電、石油化工、礦井等強電磁幹擾和易燃易爆等惡劣環境中。

　　

(3) celiangsudukuai。guangdechuanbosuduzuikuaiqienengchuansongerweixinxi，yincikeyongyugaosuceliang。duileidadengxinhaodefenxiyaoqiujuyoujigaodejiancesulv
，yingyongdianzixuedefangfananyishixian，liyongguangdeyanshexianxiangdegaosupinpufenxibiankejiejue。

　　

(4) 信息容量大。被測信號以光波為載體，而光的頻率極高，所容納的頻帶很寬，同一根光纖可以傳輸多路信號。

　　

(5)適用於惡劣環境。光纖是一種電介質
，耐高壓、耐腐蝕、抗電磁幹擾
，可用於其它傳感器所不適應的惡劣環境中。

　　

此外，光纖傳感器還具有質量輕、體積小
、可繞曲、測量對象廣泛、複用性好
、成本低等特點。光纖傳感器的應用正是由於光纖傳感器擁有如此之多的優點，使得其應用領域非常廣泛
，涉及石油化工
、電力、醫學、土木工程等諸多領域。

光纖傳感器的應用 

　　

1
、光纖傳感器在石油化工係統的應用在石油化工係統中

，由於井下環境具有高溫、高壓
、化學腐蝕以及電磁幹擾強等特點，使得常規傳感器難以在井下很好地發揮作用。然而光纖本身不帶電

，體小質輕，易彎曲，抗電磁幹擾
、抗輻射性能好。特別適合於易燃易爆、空(kong)間(jian)受(shou)嚴(yan)格(ge)限(xian)製(zhi)及(ji)強(qiang)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)等(deng)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)下(xia)使(shi)用(yong)，因(yin)此(ci)光(guang)纖(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)油(you)井(jing)參(can)數(shu)測(ce)量(liang)中(zhong)發(fa)揮(hui)著(zhe)不(bu)可(ke)替(ti)代(dai)的(de)作(zuo)用(yong)
，它(ta)將(jiang)成(cheng)為(wei)可(ke)應(ying)用(yong)於(yu)油(you)氣(qi)勘(kan)探(tan)及(ji)石(shi)油(you)測(ce)井(jing)等(deng)領(ling)域(yu)的(de)一(yi)項(xiang)具(ju)有(you)廣(guang)闊(kuo)市(shi)場(chang)前(qian)景(jing)的(de)新(xin)技(ji)術(shu)。光(guang)纖(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)油(you)氣(qi)勘(kan)探(tan)中(zhong)的(de)應(ying)用(yong)。

　　

1.1光纖傳感器由於其抗高溫能力、多通絡、分布式的感應能力，以及隻需要較小的空間即可滿足其使用條件的特點，使得在勘探鑽井方麵尤其獨特的優勢。

　　

應用光纖傳感器可以製成井下分光計，分布式溫度傳感器及光纖壓力傳感器等適用於這種特殊作業要求的產品。

 

(1)井下分光計流體分析儀如圖1所示，可用於了解初期開發過程中的原油組成成分。它由兩個傳感器合成：一(yi)個(ge)是(shi)吸(xi)收(shou)光(guang)譜(pu)分(fen)光(guang)纖(xian)，另(ling)一(yi)個(ge)是(shi)熒(ying)光(guang)和(he)氣(qi)體(ti)探(tan)測(ce)器(qi)。井(jing)下(xia)流(liu)體(ti)通(tong)過(guo)地(di)層(ceng)探(tan)針(zhen)被(bei)引(yin)入(ru)出(chu)油(you)管(guan)，光(guang)學(xue)傳(chuan)感(gan)器(qi)用(yong)於(yu)分(fen)析(xi)出(chu)油(you)管(guan)內(nei)的(de)流(liu)體(ti)。流(liu)體(ti)分(fen)析(xi)分(fen)光(guang)計(ji)則(ze)提(ti)供(gong)了(le)原(yuan)位(wei)井(jing)下(xia)流(liu)體(ti)分(fen)析(xi)，並(bing)對(dui)地(di)層(ceng)流(liu)體(ti)的(de)評(ping)估(gu)加(jia)以(yi)改(gai)進(jin)。

　　

(2)分fen布bu式shi溫wen度du傳chuan感gan器qi光guang纖xian分fen布bu式shi溫wen度du傳chuan感gan器qi是shi井jing下xia應ying用yong最zui為wei流liu行xing的de光guang纖xian傳chuan感gan器qi。應ying用yong實shi例li是shi監jian測ce注zhu水shui蒸zheng氣qi重zhong油you開kai采cai係xi統tong。蒸zheng汽qi被bei注zhu入ru重zhong油you層ceng用yong以yi降jiang低di油you的de黏nian度du
，使shi稠chou油you能neng夠gou開kai采cai出chu來lai。井jing下xia蒸zheng汽qi溫wen度du可ke高gao達da250℃ 以上。

 

　　

圖1：流體分析儀構造

　　

(3)壓ya力li傳chuan感gan器qi側ce孔kong光guang纖xian式shi壓ya力li傳chuan感gan器qi目mu前qian正zheng在zai研yan發fa中zhong
，其qi主zhu要yao致zhi力li於yu超chao高gao溫wen和he井jing下xia壓ya力li監jian測ce任ren務wu。目mu前qian基ji於yu光guang纖xian傳chuan感gan器qi已yi經jing出chu現xian其qi他ta商shang業ye產chan品pin，例li如ru

，用yong於yu多duo相xiang流liu測ce量liang和he分fen布bu式shi動dong態tai應ying變bian測ce量liang的de光guang纖xian探tan針zhen。其qi高gao可ke靠kao性xing和he高gao效xiao低di耗hao的de技ji術shu優you勢shi是shi光guang纖xian產chan品pin在zai油you田tian應ying用yong上shang取qu得de成cheng功gong的de關guan鍵jian因yin素su。

　

1.2 光纖傳感器在石油測井中的應用石油測井是石油工業最基本和最關鍵的環節之一，壓力
、溫度、流(liu)量(liang)等(deng)參(can)量(liang)是(shi)油(you)氣(qi)井(jing)下(xia)的(de)重(zhong)要(yao)物(wu)理(li)量(liang)，通(tong)過(guo)先(xian)進(jin)的(de)技(ji)術(shu)手(shou)段(duan)對(dui)這(zhe)些(xie)量(liang)進(jin)行(xing)長(chang)期(qi)的(de)實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)，及(ji)時(shi)獲(huo)取(qu)油(you)氣(qi)井(jing)下(xia)信(xin)息(xi)，對(dui)石(shi)油(you)工(gong)業(ye)具(ju)有(you)極(ji)為(wei)重(zhong)要(yao)的(de)意(yi)義(yi)。光(guang)纖(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)對(dui)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)不(bu)敏(min)感(gan)而(er)且(qie)能(neng)承(cheng)受(shou)極(ji)端(duan)條(tiao)件(jian)，包(bao)括(kuo)高(gao)溫(wen)、高壓以及強烈的衝擊與振動
，可以高精度地測量井筒和井場環境參數
，同時，光纖傳感器具有分布式測量能力.可(ke)以(yi)測(ce)量(liang)被(bei)測(ce)量(liang)的(de)空(kong)間(jian)分(fen)布(bu)
，給(gei)出(chu)剖(pou)麵(mian)信(xin)息(xi)。而(er)且(qie)，光(guang)纖(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)橫(heng)截(jie)麵(mian)積(ji)小(xiao)，外(wai)形(xing)短(duan)，在(zai)井(jing)筒(tong)中(zhong)占(zhan)據(ju)空(kong)間(jian)極(ji)小(xiao)。而(er)這(zhe)些(xie)特(te)性(xing)都(dou)是(shi)傳(chuan)統(tong)的(de)電(dian)子(zi)傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)井(jing)下(xia)的(de)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)下(xia)所(suo)不(bu)具(ju)備(bei)的(de)。

　　

利用光纖傳感器可以進行井下流量測量、溫度測量
、壓力測量、含水(氣)測量、密度測量、聲波測量等。

　　

(1) 流量測量。由於光的強度
、相位、頻率
、波(bo)長(chang)等(deng)特(te)性(xing)在(zai)光(guang)纖(xian)傳(chuan)輸(shu)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)會(hui)受(shou)到(dao)流(liu)量(liang)的(de)調(tiao)製(zhi)，利(li)用(yong)一(yi)定(ding)的(de)光(guang)檢(jian)測(ce)方(fang)法(fa)把(ba)調(tiao)製(zhi)量(liang)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)電(dian)信(xin)號(hao)，就(jiu)可(ke)以(yi)求(qiu)出(chu)流(liu)體(ti)的(de)流(liu)量(liang)，這(zhe)就(jiu)是(shi)光(guang)纖(xian)流(liu)量(liang)計(ji)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)。

 

(2) 溫度及壓力測量。分布式光纖測量係統(DTS)利用光纖後向拉曼散射的溫度效應，可以對光纖所在的溫度場進行實時監測，EFPI型(非本征型F-P幹涉)、FBG型光纖傳感器為波長編碼型傳感器，具有靈敏度高、可同時測量壓力
、溫度、應力等多個參量的特點。光纖熱色溫度傳感器是由白光源、多模光纖組成的反射式溫度傳感器；光纖輻射式溫度傳感器利用黑體輻射能量，其非接觸，可測瞬問溫度，響應速度快
，不需要熱平衡時間
，可用於高溫測量

；半ban導dao體ti吸xi收shou式shi光guang纖xian溫wen度du傳chuan感gan器qi利li用yong其qi半ban導dao體ti材cai料liao的de吸xi收shou邊bian波bo長chang隨sui著zhe溫wen度du的de增zeng加jia而er向xiang較jiao長chang波bo長chang位wei移yi的de特te性xing，選xuan擇ze適shi當dang的de半ban導dao體ti發fa光guang二er極ji管guan，使shi其qi光guang譜pu範fan圍wei正zheng好hao落luo在zai吸xi收shou邊bian的de區qu域yu，這zhe樣yang透tou過guo半ban導dao體ti的de光guang強qiang就jiu隨sui著zhe溫wen度du的de增zeng加jia而er減jian少shao。

　　

(3) 含水(氣)率及密度測量U型光纖的傳輸功率隨外界介質折射率變化而變化
，光波作為信息載體
，與混合流體電阻率
、流型及水質無關，基於該原理的光纖持率/密度傳感器從本質上解決了現有持率存在的高含水無分辨率和放射性物質的應用問題，對於多相流體油、水
、氣的折射率各不相同，因而混合流體的折射率會隨著油
、水
、氣比例的改變而改變。因此這種折射率調製型光纖傳感器不僅能測流體持率
，可同時測流體密度，其精度較高。

　　

(4) shengboceliang。dizhenbozaibutongdejiezhizhongchuanbo，jieshoudaodedizhenboboxingjiuhuibutong，genjubutongdedizhenboxingtai
，keshibiedicengchenjixuliehechenjigouzao，weichucengdingwei、判斷竄槽
、檢測套管破損及斷裂
、射孔層位及確定流體流量等。VSPdizhencejing，jiushibajianboqifangrenjingzhong，tongguodimianjifadedizhenbohuoliyongjingzhongliutiliudongdengchanshengdeweizhendong
，youjingzhongdejianboqijieshoudizhenxinhao。yongjiujingxiaguangxiansanfenliangdizhenceliangjuyougaodelingminduhefangxiangxing
，nengchanshenggaojingdudekongjiantuxiang
，bujinnengtigongjinjingyantuxiang，erqienengtigongjingyanzhouweidicengtuxiang，celiangfanweinengdashuqiangongli。tanengjingshoueliehuanjingtiaojian，qiemeiyoukeyidongbujianhejingxiadianziqijian，nengjingshouqiangdechongjihezhendong

，keanzhuangzaifuzadewanjingguanzhujixiaodekongjianguangxianchuanganqizaidianlixitongdeyingyong。

　　

電力係統網絡結構複雜、分布麵廣，在高壓電力線和電力通信網絡上存在著各種各樣的隱患
，因此，對係統內各種線路
、網絡進行分布式監測顯得尤為重要。

　　

1、在高壓電纜溫度和應變測量中的應用

 

目前
，國外(主要是英國
、日本等)已(yi)利(li)用(yong)激(ji)光(guang)喇(la)曼(man)光(guang)譜(pu)效(xiao)應(ying)研(yan)製(zhi)出(chu)分(fen)布(bu)式(shi)光(guang)纖(xian)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)產(chan)品(pin)。而(er)國(guo)內(nei)也(ye)在(zai)積(ji)極(ji)地(di)開(kai)展(zhan)這(zhe)方(fang)麵(mian)的(de)研(yan)究(jiu)工(gong)作(zuo)。國(guo)內(nei)把(ba)分(fen)布(bu)式(shi)光(guang)纖(xian)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)技(ji)術(shu)引(yin)入(ru)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)電(dian)纜(lan)測(ce)溫(wen)的(de)研(yan)究(jiu)工(gong)作(zuo)隻(zhi)是(shi)剛(gang)剛(gang)開(kai)始(shi)。聯(lian)係(xi)到(dao)我(wo)國(guo)南(nan)方(fang)地(di)區(qu)去(qu)年(nian)所(suo)遭(zao)受(shou)到(dao)的(de)雪(xue)災(zai)來(lai)考(kao)慮(lv)，如(ru)果(guo)能(neng)在(zai)高(gao)壓(ya)電(dian)纜(lan)上(shang)並(bing)行(xing)地(di)鋪(pu)設(she)傳(chuan)感(gan)光(guang)纜(lan)
，對(dui)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)電(dian)纜(lan)
、鐵塔等設施的溫度、壓(ya)力(li)等(deng)參(can)量(liang)進(jin)行(xing)實(shi)時(shi)測(ce)量(liang)，就(jiu)能(neng)夠(gou)做(zuo)到(dao)及(ji)時(shi)排(pai)險(xian)，從(cong)而(er)盡(jin)可(ke)能(neng)減(jian)少(shao)經(jing)濟(ji)損(sun)失(shi)。可(ke)見(jian)

，光(guang)纖(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)將(jiang)具(ju)有(you)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)。在(zai)理(li)想(xiang)情(qing)況(kuang)下(xia)，光(guang)纖(xian)應(ying)被(bei)置(zhi)於(yu)盡(jin)可(ke)能(neng)靠(kao)近(jin)電(dian)纜(lan)纜(lan)芯(xin)的(de)位(wei)置(zhi)
，以(yi)更(geng)精(jing)確(que)地(di)測(ce)量(liang)電(dian)纜(lan)的(de)實(shi)際(ji)溫(wen)度(du)。對(dui)於(yu)直(zhi)埋(mai)動(dong)力(li)電(dian)纜(lan)來(lai)說(shuo)
，表(biao)貼(tie)式(shi)光(guang)纖(xian)雖(sui)然(ran)不(bu)能(neng)準(zhun)確(que)地(di)反(fan)映(ying)電(dian)纜(lan)負(fu)載(zai)的(de)變(bian)化(hua)，但(dan)是(shi)對(dui)電(dian)纜(lan)埋(mai)設(she)處(chu)土(tu)壤(rang)熱(re)阻(zu)率(lv)的(de)變(bian)化(hua)比(bi)較(jiao)敏(min)感(gan)，而(er)且(qie)能(neng)夠(gou)減(jian)少(shao)光(guang)纖(xian)的(de)安(an)裝(zhuang)成(cheng)本(ben)。

　　

2、在電功率傳感器中的應用

 

電dian功gong率lv是shi反fan映ying電dian力li係xi統tong中zhong能neng量liang轉zhuan換huan與yu傳chuan輸shu的de基ji本ben電dian量liang，電dian功gong率lv測ce量liang是shi電dian力li計ji量liang的de一yi項xiang重zhong要yao內nei容rong。隨sui著zhe電dian力li工gong業ye的de迅xun速su發fa展zhan，傳chuan統tong的de電dian磁ci測ce量liang方fang法fa日ri益yi顯xian露lu出chu其qi固gu有you的de局ju限xian性xing
，如ru電dian絕jue緣yuan、電磁幹擾、磁(ci)飽(bao)和(he)等(deng)問(wen)題(ti)
，因(yin)而(er)人(ren)們(men)一(yi)直(zhi)在(zai)致(zhi)力(li)於(yu)尋(xun)找(zhao)測(ce)量(liang)電(dian)功(gong)率(lv)的(de)新(xin)方(fang)法(fa)。可(ke)以(yi)說(shuo)光(guang)纖(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)出(chu)現(xian)給(gei)人(ren)們(men)解(jie)決(jue)這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)帶(dai)來(lai)了(le)福(fu)音(yin)。光(guang)纖(xian)電(dian)功(gong)率(lv)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)主(zhu)要(yao)特(te)點(dian)是(shi)：由於電功率傳感同時涉及電壓、電流2個電量，因而通常需要同時考慮電光、磁光效應，同時利用2種傳感介質或1種多功能介質作為敏感元件，這使得光纖電功率傳感頭的結構相對複雜
；光纖電功率傳感器的光傳感信號中有時同時包含電壓、電流信號，因此其信號檢測與處理方法也將比較複雜。

　　

3、zaidianlixitongguanglanjiancezhongdeyingyongdianlixitongguanglanzhongleifanduo，jiazhiwoguodiyuguangkuo，gedihuanjingchayihenda
，suoyiguanglandehuanjingyehenfuza
，qizhongwenduheyinglishiyingxiangguanglanxingnengdezhuyaohuanjingyinsu。yinci
，zaijianceguangxianduandiandetongshiyeduiguanglansuochuwenduheyingliqingkuangjinxingjiance，kejianduiguanglandeguzhangyujingjiweihuyiyishenyuan。tongguoceliangyanguangxianchangdufangxiangdebuliyuansansheguangdepinyiheqiangdu
，kededaoguangxiandewenduheyingbianxinxi，qiechuanganjulijiaoyuan
，suoyiyoushenyuandegongchengyanjiujiazhi。jiyubuliyuanguangshiyufanshe(BOTDR)的分布式光纖傳感係統，采用相幹檢測技術
，係統原理如圖2所示。

 

 

圖2：基於BOTDR傳感係統原理

　　

BOTDRguangxianchuanganxitongceliangdeshiguangxiandezifabuliyuansanshexinhao，qixinhaoqiangdufeichangweiruo
，dankeyicaiyongxiangganjiancejishutigaoxitongxinzaobi。zhezhongfangankedanguangyuan、單端工作，係統簡單，實現方便，而且可同時監測光纖斷點、損耗、溫度和應變。

傳光光纖傳感器在醫學方麵的應用　

在醫學中的應用醫用光纖傳感器目前主要是傳光型的。以其小巧、絕緣、不受射頻和微波幹擾
、測量精度高及與生物體親合性好等優點備受重視。本文將主要介紹傳光光纖在壓力測量、血流速度測量、pH值測量三個方麵的應用。此外，它還可以應用於測量溫度和醫用圖像傳輸上麵。

　

1、壓力測量。目前臨床上應用的壓力傳感器主要用來測量血管內的血壓、顱內壓
、心內壓、膀胱和尿道壓力等。用來測量血壓的壓力傳感器示意見圖3。其qi中zhong對dui壓ya力li敏min感gan的de部bu分fen是shi在zai探tan針zhen導dao管guan末mo端duan側ce壁bi上shang的de一yi塊kuai防fang水shui薄bo膜mo，一yi麵mian帶dai有you懸xuan臂bi的de微wei型xing反fan射she鏡jing與yu薄bo膜mo相xiang連lian，反fan射she鏡jing對dui麵mian是shi一yi束shu光guang纖xian，用yong來lai傳chuan遞di入ru射she光guang到dao反fan射she鏡jing，同tong時shi也ye將jiang反fan射she光guang傳chuan送song出chu來lai。當dang薄bo膜mo上shang有you壓ya力li作zuo用yong時shi。薄bo膜mo發fa生sheng形xing變bian且qie能neng帶dai動dong懸xuan臂bi使shi反fan射she鏡jing角jiao度du發fa生sheng改gai變bian，從cong光guang纖xian傳chuan來lai的de光guang束shu照zhao射she到dao反fan光guang鏡jing上shang，再zai反fan射she到dao光guang纖xian的de端duan點dian。由you於yu反fan射she光guang的de方fang向xiang隨sui反fan射she鏡jing角jiao度du的de變bian化hua而er改gai變bian，因yin此ci光guang纖xian接jie收shou到dao的de反fan射she光guang的de強qiang度du也ye隨sui之zhi變bian化hua。這zhe一yi變bian化hua通tong過guo光guang纖xian傳chuan到dao另ling一yi端duan的de光guang電dian探tan測ce器qi變bian成cheng電dian信xin號hao，這zhe樣yang通tong過guo電dian壓ya的de變bian化hua便bian可ke知zhi探tan針zhen處chu的de壓ya力li大da小xiao。

 

　　

圖3：光纖體壓計探針

　　

2、血流速度測量多普勒型光纖速度傳感器測量皮下組織血流速度的示意見圖4此裝置利用了光纖的端麵反射現象，測量係統結構簡單。

 

　　

圖4：光纖體壓計探針

 

發光頻率為f的激光經透鏡
，光纖被送到表皮組織。對於不動的組織

，例如血管壁
，所反射的光不產生頻移；而對於皮層毛細血管裏流速為 的紅細胞
，反射光要產生頻移，其頻率變化為△f
；fashengpinyidefansheguangqiangduyuhongxibaodenongduchengbili，pinlvdebianhuazhikeyuhongxibaodeyundongsuduchengzhengbi。fasheguangjingguangxianshoujihou
，xianzaiguangjianceqishangjinxinghunpin

，ranhoujinrenxinhaochuliyi，congerdedaohongxibaodeyundongsuduhenongdu。

　　

3、pH值測量

　　

用來測定活體組織和血液值pH光纖光譜傳感器示意圖，如圖5所示。其工作原理是利用發射光
、透射光的強度隨波長的分布光譜來進行測量。這種傳感器將兩根光纖插入可透過離子的纖維素膜盒中.膜mo盒he內nei裝zhuang有you試shi劑ji，當dang把ba針zhen頭tou插cha入ru組zu織zhi或huo血xue管guan後hou，體ti液ye滲shen入ru試shi劑ji，導dao致zhi試shi劑ji吸xi收shou某mou種zhong波bo長chang的de光guang。用yong光guang譜pu分fen析xi儀yi測ce出chu此ci種zhong變bian化hua，即ji可ke求qiu得de血xue液ye或huo組zu織zhi的depH值。

 

　

圖5：測定pH值的光纖光譜儀