从发射光纤出射的光经被测物表面直接或间接反射后,由接收光纤传到光电器件上,光量随反射面相对光纤端面的位移d x而变化,其关系如图7-20b所示。当d x 很小时,反射到接收光纤的光量很少、因为这时两光纤的光锥角重叠部分很小。随着d x 的增加接收光量增大并达到最大值,这段曲线灵敏度高、线性好,其线性段适于测微小位移,峰值处适于测表面粗糙度等。d x 继续加大,曲线从峰值开始下降。
实际上,这种光纤传感器是由许多根光纤组成的光缆。发射和接收光纤的常见的组合方式有混合式、对半分式、共轴内发射分布三种。混合式的灵敏最高,而对半分式测量范围最大。
另一种非常有价值的多模光纤位移传感器如图7-21a所示,
两光纤端面斜切,端面对光纤轴线有相同的角度,斜切面抛光,以便光线在接收光纤头内形成全反射。当两光纤距离较远时,没有光透过斜切面耦合到接收光纤。但是,当两斜切面非常接近时,情况将发生变化。由于光是一种电磁波,全内反射时虽然没有光能进入相邻介质,但是电磁波却能进入相邻介质一定深度,这个深度大约为波长量级,进入相邻介质的电磁波称为瞬逝波。当两切面距离小于光波波长时,将有部分光透过间隙耦合到接收光纤,距离越近,耦合能量越大,如图7-21b所示。根据这个原理,可以制成光纤位移传感器。这种传感器的测量范围为光波波长量级,灵敏度可达到纳米量级。