偏振態(tài)調(diào)制型光纖傳感器

基本原理是利用光的偏振態(tài)的變化來傳遞被測對(duì)象信息。光波是一種橫波，它的光矢量是與傳播方向垂直的。如果光波的光矢量方向始終不變，只是它的大小隨相位改變，這樣的光稱為是線偏振光。光矢量與光的傳播方向組成的平面為線偏振光的振動(dòng)面。如果光矢量的大小保持不變，而它的方向繞傳播方向均勻的轉(zhuǎn)動(dòng)，光矢量末端的軌跡是一個(gè)圓，這樣的光稱為圓偏振光。如果光矢量的大小和方向都在有規(guī)律的變化，且光矢量的末端沿一個(gè)橢圓轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣的光稱為橢圓偏振光。利用光波的偏振性質(zhì)，可以制成偏振調(diào)制光纖傳感器。在許多光纖系統(tǒng)中，尤其是bao含單模光纖的那些系統(tǒng)，偏振起著重要的作用。許多物理效應(yīng)都會(huì)影響或改變光的偏振狀態(tài)，有些效應(yīng)可引起雙折射現(xiàn)象。所謂雙折射現(xiàn)象就是對(duì)于光學(xué)性質(zhì)隨方向而異的一些晶體，一束入射光常分解為兩束折射光的現(xiàn)象。光通過雙折射媒質(zhì)的相位延遲是輸入光偏振狀態(tài)的函數(shù)。偏振態(tài)調(diào)制光纖傳感器檢測靈敏度高，可避免光源強(qiáng)度變化的影響，而且相對(duì)相位調(diào)制光纖傳感器結(jié)構(gòu)簡單、且調(diào)整方便。其主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋豪梅ɡ谛?yīng)的電流、磁場傳感器；利用泡爾效應(yīng)的電場、電壓傳感器；利用光彈效應(yīng)的壓力、振動(dòng)或聲傳感器；利用雙折射性的溫度、壓力、振動(dòng)傳感器。目前最主要的還是用于監(jiān)測強(qiáng)電流。

數(shù)據(jù)顯示，2011 年全球傳感器市場規(guī)模為828 億美元，去年全球傳感器市場規(guī)模達(dá)到了1587 億美元。我國傳感器市場也呈現(xiàn)快速上升趨勢。從2009 年到2013 年，我國傳感器市場年均增速超過20%，2014 年超過860 億元，2015 年市場規(guī)模達(dá)到1100 億元以上。機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，未來5 年，我國傳感器市場將加速發(fā)展，平均銷售增長率將達(dá)到30%以上。

另外，物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的逐步統(tǒng)一完善，也將助推傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展。其中，NB-IoT（窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)）標(biāo)準(zhǔn)已獲得國際組織3GPP通過，國內(nèi)NB-IoT的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將于今年底發(fā)布，2017年初有望規(guī)模商用。近期，華為正式發(fā)布NB-IoT解決方案，將于今年9月正式上市，計(jì)劃于第四季度開展規(guī)模商用試驗(yàn)。三大運(yùn)營商也都認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)將是運(yùn)營商轉(zhuǎn)型發(fā)力的重中之重。物與物的連接是一個(gè)更大的市場，比互聯(lián)網(wǎng)的空間更大。

傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)，由于材料科學(xué)進(jìn)步，人們可制造出各種新型傳感器。例如用高分子聚合物薄膜制成溫度傳感器；光導(dǎo)纖維能制成壓力、流量、溫度、位移等多種傳感器；用陶瓷制成壓力傳感器。高分子聚合物能隨周圍環(huán)境的相對(duì)濕度大小成比例地吸附和釋放水分子。高分子電介常數(shù)小，水分子能提高聚合物的介電常數(shù)。將高分子電介質(zhì)做成電容器，測定電容容量的變化，即可得出相對(duì)濕度。利用這個(gè)原理制成等離子聚合法聚苯乙烯薄膜溫度傳感器，其有以下特點(diǎn)：

測濕范圍寬；

溫度范圍寬，可達(dá)-40℃～+1500℃；

響應(yīng)速度快，小于1S；

尺寸小，可用于小空間測濕；

溫度系數(shù)小。