概述
傳感器在朝着靈敏、精确、适應性強、小巧和智能化的方向發展。在這一過程中，光纖傳感器這個傳感器家族的新成員倍受青睐。光纖具有很多優異的性能，例如：具有抗電磁和原子輻射幹擾的性能，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。
特點
1因反射體中使用了棱鏡，所以與通用的反射型光控傳感器器相比，其檢測性能更高、更可靠
2 與分離式光控傳感器相比，電路連接更簡單容易。
3 子母扣嵌入式的設計，安裝更為簡單
用途
1用于電話、網絡寬帶等數字型号傳輸。
2用于自動售貨機、金融終端有關的設備、點鈔機的紙币、卡、硬币、存折等的通過情況
3用于自動化設備上産品定位、計數、識别。
原理
光纖傳感器的基本工作原理是将來自光源的光經過光纖送入調制器，使待測參數與進入調制區的光相互作用後，導緻光的光學性質（如光的強度、波長、頻率、相位、偏振态等）發生變化，稱為被調制的信号光，再過利用被測量對光的傳輸特性施加的影響，完成測量.
1.光纖的結構
2.光纖的傳光原理
3.光纖傳感器工作原理
（1）功能型——利用光纖本身的某種敏感特性或功能制成
（2）傳光型——光纖僅僅起傳輸光的作用，它在光纖端面或中間加裝其它敏感元件感受被測量的變化。
光纖傳感器的測量原理有兩種。
（1）物性型光纖傳感器原理，物性型光纖傳感器是利用光纖對環境變化的敏感性，将輸入物理量變換為調制的光信号。其工作原理基于光纖的光調制效應，即光纖在外界環境因素，如溫度、壓力、電場、磁場等等改變時，其傳光特性，如相位與光強，會發生變化的現象。
因此，如果能測出通過光纖的光相位、光強變化，就可以知道被測物理量的變化。這類傳感器又被稱為敏感元件型或功能型光纖傳感器。激光器的點光源光束擴散為平行波，經分光器分為兩路，一為基準光路，另一為測量光路。外界參數(溫度、壓力、振動等)引起光纖長度的變化和相位的光相位變化，從而産生不同數量的幹涉條紋，對它的模向移動進行計數，就可測量溫度或壓等。
（2）結構型光纖傳感器原理，結構型光纖傳感器是由光檢測元件(敏感元件)與光纖傳輸回路及測量電路所組成的測量系統。其中光纖僅作為光的傳播媒質，所以又稱為傳光型或非功能型光纖傳感器。
特點
一。靈敏度較高；
二。幾何形狀具有多方面的适應性，可以制成任意形狀的光纖傳感器；
三。可以制造傳感各種不同物理信息（聲、磁、溫度、旋轉等）的器件；
四。可以用于高壓、電氣噪聲、高溫、腐蝕、或其它的惡劣環境；
五。而且具有與光纖遙測技術的内在相容性。
光纖傳感器的優點是與傳統的各類傳感器相比，光纖傳感器用光作為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質，具有光纖及光學測量的特點，有一系列獨特的優點。電絕緣性能好，抗電磁幹擾能力強，非侵入性，高靈敏度，容易實現對被測信号的遠距離監控，耐腐蝕，防爆，光路有可撓曲性，便于與計算機聯接。
傳感器朝着靈敏、精确、适應性強、小巧和智能化的方向發展，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。
案例
應用于土木工程領域
随着光纖傳感器技術的發展，在土木工程領域光纖傳感器得到了廣泛的應用，用來測量混凝土結構變形及内部應力，檢測大型結構、橋梁健康狀況等，其中最主要的都是将光纖傳感器作為一種新型的應變傳感器使用。
光纖傳感器可以黏貼在結構物表面用于測量，同時也可以通過預埋實現結構物内部物理量的測量。利用預先埋入的光纖傳感器，可以對混凝土結構内部損傷過程中内部應變的測量，再根據荷載－應變關系曲線斜率，可确定結構内部損傷的形成和擴展方式。通過混凝土實驗表明，光纖測試的載荷－應變曲線比應變片測試的線性度高。
應用于檢測技術
光纖傳感器在航天（飛機及航天器各部位壓力測量、溫度測量、陀螺等）、航海（聲納等）、石油開采（液面高度、流量測量、二相流中空隙度的測量）、電力傳輸（高壓輸電網的電流測量、電壓測量）、核工業（放射劑量測量、原子能發電站洩露劑量監測）、醫療（血液流速測量、血壓及心音測量）、科學研究（地球自轉）等衆多領域都得到了廣泛應用。
應用于石油工業
在石油測井技術中，可以利用光纖傳感器實現井下石油流量、溫度、壓力和含水率等物理量的測量。較成熟的應用是采用非本征光纖F—P腔傳感器測量井下的壓力和溫度。非本征光纖F-P腔傳感器利用光的多光束幹涉原理，當被測的溫度或者壓力發生變化時幹涉條紋改變，光纖F—P腔的腔長也随之發生變化，通過計算腔長的變化實現溫度和壓力的測量。
應用于溫度測量
光纖傳感技術是伴随光通信的迅速發展而形成的新技術。在光通信系統中，光纖是光波信号長距離傳輸的媒質。當光波在光纖中傳輸時，表征光波的相位、頻率、振幅、偏振态等特征參量，會因溫度、壓力、磁場、電場等外界因素的作用而發生變化，故可以将光纖用作傳感器元件，探測導緻光波信号變化的各種物理量的大小，這就是光纖傳感器。利用外界因素引起光纖相位變化來探測物理量的裝置，稱為相位調制傳感型光纖傳感器，其他還有振幅調制傳感型、偏振态調制型、傳光型等各種光纖傳感器。
應用于測量金屬絲楊氏模量
采用傳感器測量儀代替光杠杆鏡尺組組成新的楊氏模量測量系統，不僅操作簡短，而且提高了測量結果的精确度和準确度。金屬絲傳統的拉伸法的基本原理是将金屬絲受到砍碼的作用力後的微小伸長形變量通過鏡尺組的光路轉換而将之放大若幹倍數，從而得到微小伸長，再通過計算得到楊氏模量值。
而自從有的傳感器，我們把光纖傳感器測量新方法和上述方法對比，光纖傳感器的測量在靈敏度、精确度及準确度上都有提高。紅外光測距系統測量的基本原理為采用紅外光光纖傳感器直接測量微小位移，紅外光光纖傳感器對于3mm以内的微小距離測量的線性度是非常高的。系統由傳感器測量儀與反射式光纖位移傳感器組成．
反射式光纖位移傳感器的工作原理是采用兩束多模光纖，一端合并組成光纖探頭，另一端分為兩束，分别作為接收光纖和光源光纖。當光發射器發生的紅外光，經光源光纖照射至反射體，被反射的光經接收光纖，傳至光電轉換元件将接收到的光信号轉換為電信号。其輸出的光強與反射體距光纖探頭的距離之間存在一定的函數關系，所以可通過對光強的檢測得到位移量。
在楊氏模量儀的金屬絲處的圓柱體上利用磁鐵固定鍍鎳反射金屬片，使其能随鋼絲伸長而移動。在支架台上固定紅外傳感器，而後在傳感器測量儀上通過改變位移将實驗得到的電勢差值，通過多次測試，既轉動傳感器測量儀自帶的螟旋測微儀，也即改變探頭與金屬片的距離和位置，當出現實驗記錄的鋼絲仲長所對應的電勢差值時，記錄此時的螺旋測微儀讀數。測試表明采用紅外光測距此方法操作簡單。隻需将探頭和反射片安裝好後就可以直接開始在托盤上加法碼實際測量了，側量的結果是明顯優于傳統測試。
分類
根據光受被測對象的調制形式可以分為：強度調制型、偏振态制型、相位制型、頻率制型；
根據光是否發生幹涉可分為：幹涉型和非幹涉型；
根據是否能夠随距離的增加連續地監測被測量可分為：分布式和點分式；
根據光纖在傳感器中的作用可以分為：一類是功能型（Functional Fiber,縮寫為FF)傳感器，又稱為傳感型傳感器； 另一類是非功能型（Non Functional Fiber縮寫為NFF)，又稱為傳光型傳感器。
功能型傳感器
功能型傳感器是利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件, 被測量對光纖内傳輸的光進行調制, 使傳輸的光的強度、相位、頻率或偏振态等特性發生變化, 再通過對被調制過的信号進行解調, 從而得出被測信号。
光纖在其中不僅是導光媒質，而且也是敏感元件，光在光纖内受被測量調制，多采用多模光纖。
優點：結構緊湊、靈敏度高。
缺點：須用特殊光纖，成本高，
典型例子：光纖陀螺、光纖水聽器等
非功能型光纖傳感器
非功能型光纖傳感器是利用其它敏感元件感受被測量的變化, 光纖僅作為信息的傳輸介質，常采用單模光纖。
光纖在其中僅起導光作用，光照在光纖型敏感元件上受被測量調制。
優點：光纖即可用于電氣隔離，有用于數據傳輸，且光纖傳輸的信号不受電磁幹擾的影響。
實用化的大都是非功能型的光纖傳感器。AnyWay的變頻電壓傳感器、變頻電流傳感器、變頻功率傳感器（一種電壓、電流組合式傳感器）就屬于非功能型的光纖傳感器，在複雜電磁環境下的電量測量中，有其獨到的優勢。
光纖傳感器是最近幾年出現的新技術，可以用來測量多種物理量，比如聲場、電場、壓力、溫度、角速度、加速度等，還可以完成現有測量技術難以完成的測量任務。在狹小的空間裡，在強電磁幹擾和高電壓的環境裡，光纖傳感器都顯示出了獨特的能力。光纖傳感器有70多種，大緻上分成光纖自身傳感器和利用光纖的傳感器。
所謂光纖自身的傳感器，就是光纖自身直接接收外界的被測量。外接的被測量物理量能夠引起測量臂的長度、折射率、直徑的變化，從而使得光纖内傳輸的光在振幅、相位、頻率、偏振等方面發生變化。測量臂傳輸的光與參考臂的參考光互相幹涉（比較），使輸出的光的相位(或振幅)發生變化，根據這個變化就可檢測出被測量的變化。光纖中傳輸的相位受外界影響的靈敏度很高，利用幹涉技術能夠檢測出10的負4次方弧度的微小相位變化所對應的物理量。利用光纖的繞性和低損耗，能夠将很長的光纖盤成直徑很小的光纖圈，以增加利用長度，獲得更高的靈敏度。
光纖聲傳感器就是一種利用光纖自身的傳感器。當光纖受到一點很微小的外力作用時，就會産生微彎曲，而其傳光能力發生很大的變化。聲音是一種機械波，它對光纖的作用就是使光纖受力并産生彎曲，通過彎曲就能夠得到聲音的強弱。光纖陀螺也是光纖自身傳感器的一種，與激光陀螺相比，光纖陀螺靈敏度高，體積小，成本低，可以用于飛機、艦船、導彈等的高性能慣性導航系統。如圖就是光纖傳感器渦輪流量計的原理。
光纖布拉格光栅傳感器
光纖布拉格光栅傳感器（FBS）是一種使用頻率最高，範圍最廣的光纖傳感器，這種傳感器能根據環境溫度以及/或者應變的變化來改變其反射的光波的波長。光纖布拉格光栅是通過全息幹涉法或者相位掩膜法來将一小段光敏感的光纖暴露在一個光強周期分布的光波下面。這樣光纖的光折射率就會根據其被照射的光波強度而永久改變。這種方法造成的光折射率的周期性變化就叫做光纖布拉格光栅。
當一束廣譜的光束被傳播到光纖布拉格光栅的時候，光折射率被改變以後的每一小段光纖就隻會反射一種特定波長的光波，這個波長稱為布拉格波長，這種特性就使光纖布拉格光栅隻反射一種特定波長的光波，而其它波長的光波都會被傳播。
按光纖在光纖傳感器中的作用可分為傳感型和傳光型兩種類型。
傳感型光纖傳感器的光纖不僅起傳遞光作用，同時又是光電敏感元件。由于外界環境對光纖自身的影響，待測量的物理量通過光纖作用于傳感器上，使光波導的屬性(光強、相位、偏振态、波長等)被調制。傳感器型光纖傳感器又分為光強調制型、相位調制型、振态調制型和波長調制型等。
傳光型光纖傳感器
傳光型光纖傳感器是将經過被測對象所調制的光信号輸入光纖後,通過在輸出端進行光信号處理而進行測量的，這類傳感器帶有另外的感光元件對待測物理量敏感，光纖僅作為傳光元件，必須附加能夠對光纖所傳遞的光進行調制的敏感元件才能組成傳感元件。光纖傳感器根據其測量範圍還可分為點式光纖傳感器、積分式光纖傳感器、分布式光纖傳感器三種。其中，分布式光纖傳感器被用來檢測大型結構的應變分布，可以快速無損測量結構的位移、内部或表面應力等重要參數。用于土木工程中的光纖傳感器類型主要有Math-Zender幹涉型光纖傳感器，Fabry-pero腔式光纖傳感器，光纖布喇格光栅傳感器等。
光纖傳感器的輕巧性、耐用性和長期穩定性，使其能夠方便的應用于建築鋼結構和混凝土等各種建築材料的内部應力、應變檢測。實現的建築結構的健康檢測。
光纖傳感器的另外一個大類是利用光纖的傳感器。其結構大緻如下：傳感器位于光纖端部，光纖隻是光的傳輸線，将被測量的物理量變換成為光的振幅，相位或者振幅的變化。在這種傳感器系統中，傳統的傳感器和光纖相結合。光纖的導入使得實現探針化的遙測提供了可能性。這種光纖傳輸的傳感器适用範圍廣，使用簡便，但是精度比第一類傳感器稍低。
光纖在傳感器家族中是後起之秀，它憑借着光纖的優異性能而得到廣泛的應用，是在生産實踐中值得注意的一種傳感器。
光纖傳感器憑借着其大量的優點已經成為傳感器家族的後起之秀，并且在各種不同的測量中發揮着自己獨到的作用，成為傳感器家族中不可缺少的一員。
行業分析
光纖傳感器的基本工作原理是将來自光源的光經過光纖送入調制器，使待測參數與進入調制區的光相互作用後，導緻光的光學性質（如光的強度、波長、頻率、相位、偏振态等）發生變化，成為被調制的信号光，在經過光纖送入光探測器，經解調後，獲得被測參數。
由于在傳統終端市場的應用可能性擴大以及新應用領域的新興機會所推動，智研咨詢顯示，2013年全球光纖傳感器市場規模為18.9億美元。預計，到2020年，全球光纖傳感器市場預計達35億美元（約合人民币217.2億元）。
傳統終端市場包括航空航天、國防、石油天然氣開采、基礎設施發展和電信行業。傳統終端市場的發展将繼續推進全球光纖傳感器市場的增長。通信行業從3G到4G網絡的持續過渡、關注智能結構的增長、基礎設施建設的新興增長、石油天然氣領域的發展都為市場增長提供了重要機遇。
尤其是在新興市場中，如中國和印度，增長的制造活動、上升的汽車需求、穩定的基礎設施建設活動以及國防支出的增加，都成為全球光纖傳感器行業發展的驅動因素。
發展前景
光纖傳感器發展現狀
國内市場上，應用最為廣泛的光纖傳感技術當屬布拉格光纖光栅和基于光時域反射的分布式傳感器，這種技術基本上可以滿足中低端市場的需求。而現在光譜線寬窄至2kHz的單頻光纖激光器及其引申出來的最新一代光傳感技術，這與傳統的光纖傳感有很大的區别,它可以進行超遠距離的傳輸，精度和敏感度能達到更高的要求，這在高端市場上需求很大，21實際初，該項技術在國内尚處于立項和預研階段。國内市場上光纖傳感器應用主要在以下四種：光纖陀螺、光纖光栅傳感器、光纖電流傳感器和光纖水聽器。下面對這四種産品分别介紹一下。
一、光纖陀螺。 光纖陀螺按原理可分為幹涉型、諧振型和布裡淵型，這是三代光纖陀螺的代表。第一代幹涉型光纖陀螺，21實際初期，該項技術就已經成熟，适合進行批量生産和商品化；第二代諧振型光纖陀螺，暫時還處于實驗室研究向實用化推進的發展階段；第三代布裡淵型，它還處于理論研究階段。光纖陀螺結構根據所采用的光學元件有三種實現方法：小型分立元件系統、全光纖系統和集成光學元件系統。21世紀初期，分立光學元件技術已經基本退出，全光纖系統用在開環低精度、低成本的光纖陀螺中，集成光學器件陀螺由于其工藝簡單、總體重複性好、成本低，所以在高精度光纖陀螺很受歡迎，是其主要實現方法。
二、光纖光栅傳感器。 目前國内外傳感器領域的研究熱點之一光纖布拉格光栅傳感器。傳統光纖傳感器基本上可分為兩種類型：光強型和幹涉型。光強型傳感器的缺點在于光源不穩定，而且光纖損耗和探測器容易老化；幹涉型傳感器由于要求兩路幹涉光的光強同等，所以 需要固定參考點而導緻應用不方便。21世紀初期開發的以光纖布拉格光栅為主的光纖光栅傳感器可以避免出現上面兩種情況，其傳感信号為波長調制、複用能力強。在建築健康檢測、沖擊檢測、形狀控制和振動阻尼檢測等應用中，光纖光栅傳感器是最理想的靈敏元件。光纖光栅傳感器在地球動力學、航天器、電力工業和化學傳感中有廣泛的應用。
三、光纖電流傳感器。電力工業的迅猛發展帶動電力傳輸系統容量不斷增加，運行電壓等級也越來越高，電流也越來越大，這樣測量起來就非常困難，這就顯現出光纖電流傳感器的優點了。在電力系統中，傳統的用來測量電流的傳感器是以電磁感應為基礎，這就存在以下缺點：它容易爆炸以至引起災難性事故；大故障電流會造成鐵芯磁飽和；鐵芯發生共振效應；頻率響應慢；測量精度低；信号易受幹擾；體積重量大、價格昂貴等等，已經很難滿足新一代數字電力網的發展需要。這個時候光纖電流傳感器應運而生。
四、光纖水聽器。 光纖水聽器主要用來測量水下聲信号，它通過高靈敏度的光纖相幹檢測，将水聲信号轉換為光信号，并通過光纖傳至信号處理系統進行識别。與傳統水聽器相比，光纖水聽器具有靈敏度高、響應帶寬寬、不受電磁幹擾等特點，廣泛用于軍事和石油勘探、環境檢測等領域，具有很大的發展潛力。光纖水聽器按原理可分為幹涉型、強度型、光栅型等。幹涉型光纖水聽器關鍵技術已經逐步發展成熟，在部分領域形成産品；光纖光栅水聽器則是當前研究的熱點，研究的關鍵技術涉及光源、光纖器件、探頭技術、抗偏振衰落技術、抗相位衰落技術、信号處理技術、多路複用技術以及工程技術等。
光纖傳感器技術是建立在光纖、光通信和光電子技術的基礎上發展起來的，電磁幹擾和腐蝕作用對它的影響很小，還能适應各種惡劣的氣象環境，不要額外的電源進行供電，就可以長距離的進行傳輸，已成為傳感器行業的研究熱點。
傳感器一直朝着靈敏、精确、适應性強、小巧和智能化的方向發展。在這一過程中，光纖傳感器這個傳感器家族的新成員倍卻是倍受青睐。
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。光纖傳感器應用于對磁、聲、壓力、溫度、加速度、陀螺、位移、液面、轉矩、光聲、電流和應變等物理量的測量。其應用範圍十分廣泛。因此我們可以說光纖傳感器具有很大的市場需求，不說長久，至少在未來5年，光纖傳感器将會有廣闊的發展前景。
光纖傳感技術及其相關技術的迅速發展，滿足了各類控制裝置及系統對信息的獲取與傳輸提出的更高要求，使得各領域的自動化程度越來越高，作為系統信息獲取與傳輸核心器件的光纖傳感器的研究非常重要。光纖傳感器技術發展的主要方向是：（1）多用途。即一種光纖傳感器不僅隻針對一種物理量，要能夠對多種物理量進行同時測量。（2）提高分布式傳感器的空間分辨率、靈敏度，降低其成本，設計複雜的傳感器網絡工程。注意分布式傳感器的參數，即壓力、溫度，特别是化學參數（碳氫化合物、一些污染物、濕度、PH值等）對光纖的影響。（3）新型傳感材料、傳感技術等的開發。（4）在惡劣條件下（高溫、高壓、化學腐蝕）低成本傳感器（支架、連接、安裝）的開發和應用。（5）光纖連接器及與其它微技術結合的微光學技術。
光纖傳感運用主要分為五大方向:
（1）石油和天然氣——油藏監測井下的P/T傳感、地震陣列、能源工業、發電廠、鍋爐及蒸汽渦輪機、電力電纜、渦輪機運輸、煉油廠；
（2）航空航天——噴氣發動機、火箭推進系統、機身；
（3）民用基礎建設——橋梁、大壩、道路、隧道、滑坡；
（4）交通運輸——鐵路監控、運動中的重量、運輸安全；
（5）生物醫學——醫用溫度壓力、顱内壓測量、微創手術、一次性探頭。
