隨著光纖及光纖通信技術(shù)的飛速發(fā)展，光纖傳感技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。自誕生以來，光纖傳感器以其體積小、重量輕、靈敏度高、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾能力強(qiáng)和使用方便等優(yōu)點(diǎn)迅速發(fā)展起來，并廣泛應(yīng)用于化學(xué)醫(yī)藥、材料工業(yè)、水利電力、船舶、煤礦和土木工程等各個領(lǐng)域。尤其是物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的今天，光纖傳感技術(shù)的地位更不可忽視。
隨著光纖及光纖通信技術(shù)的飛速發(fā)展，光纖傳感技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。自誕生以來，光纖傳感器以其體積小、重量輕、靈敏度高、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾能力強(qiáng)和使用方便等優(yōu)點(diǎn)迅速發(fā)展起來，并廣泛應(yīng)用于化學(xué)醫(yī)藥、材料工業(yè)、水利電力、船舶、煤礦和土木工程等各個領(lǐng)域。尤其是物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的今天，光纖傳感技術(shù)的地位更不可忽視。
光纖傳感器基本原理及發(fā)展現(xiàn)狀
1.光纖傳感器基本原理及分類
光纖傳感技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型的傳感技術(shù)，當(dāng)光在光纖中傳播時(shí)，在外界溫度、壓力、位移、磁場、電場和轉(zhuǎn)動等因素作用下，通過光的反射、折射和吸收效應(yīng)，光學(xué)多普勒效應(yīng)、聲光、電光、磁光和彈光效應(yīng)等，可使光波的振幅、相位、偏振態(tài)和波長等參量直接或間接地發(fā)生變化，因而可將光纖作為敏感元件來探測各種物理量。
光纖傳感器主要由光源、傳輸光纖、光電探測器和信號處理部分等組成。其基本原理是將來自光源的光經(jīng)過光纖送入傳感頭(調(diào)制器)，使待測量參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)(如光的強(qiáng)度、波長、頻率、相位和偏振態(tài)等)發(fā)生變化，成為被調(diào)制的信號光，再經(jīng)過光纖送入光電探測器，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，最后經(jīng)過信號處理后還原出被測物理量。光纖傳感器一般可分為功能型(傳感型)傳感器和非功能型(傳光型)傳感器兩大類。
功能型傳感器是利用光纖對外界信息具有敏感能力和檢測能力的特性，將光纖作為敏感元件，當(dāng)被測量在光纖中傳輸時(shí)，光的強(qiáng)度、相位、頻率或偏振態(tài)等特性將發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)制的功能。然后再通過對被調(diào)制過的信號進(jìn)行解調(diào)，得出被測信號。在這種傳感器中，光纖不僅起到了傳光的作用，還起到了 感 的作用。
非功能型傳感器是利用其他敏感元件來感受被測量的變化，光纖僅作為信息的傳輸介質(zhì)，即光纖只起導(dǎo)光作用。與傳統(tǒng)的電傳感器相比，光纖傳感器具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、電絕緣性好和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如環(huán)境、橋梁、大壩、油田、臨床醫(yī)學(xué)檢測和食品安全檢測等領(lǐng)域。
2.光纖傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀
自光纖傳感器誕生以來，其優(yōu)越性及應(yīng)用廣泛性受到了世界各國的密切關(guān)注及高度重視，并對其展開了積極的研究及開發(fā)。目前，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了光纖傳感器對位移、壓力、溫度、速度、振動、液位和角度等70多種物理量的測量。美國、英國、德國和日本等一些國家將重點(diǎn)研究放在光纖傳感器系統(tǒng)、現(xiàn)代數(shù)字光纖控制系統(tǒng)、光纖陀螺、核輻射監(jiān)控、飛機(jī)發(fā)動機(jī)監(jiān)控和民用計(jì)劃等6個方面，并取得了一定的成就。
我國光纖傳感器的研究工作開始于1983年，一些大學(xué)、科研院所和公司等對光纖傳感器的研究使得光纖傳感技術(shù)得到了飛速發(fā)展。2010年南京大學(xué)工程管理學(xué)院教授張旭蘋發(fā)明的 基于布里淵效應(yīng)的連續(xù)分布式光纖傳感技術(shù) 通過了教育部組織的專家鑒定。鑒定專家組一致認(rèn)為，此項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新性強(qiáng)，擁有多項(xiàng)自主知識產(chǎn)權(quán)，技術(shù)上達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平，具有良好的應(yīng)用前景。這一技術(shù)的本質(zhì)是運(yùn)用了物聯(lián)網(wǎng)概念，該技術(shù)填補(bǔ)了我國物聯(lián)網(wǎng)空白。
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